مركب من الخشب والبلاستيك

المواد المركبة من الخشب والبلاستيك (WPCs) هي مواد مركبة مصنوعة من ألياف الخشب أو دقيق الخشب واللدائن الحرارية مثل البولي إيثيلين (PE) أو البولي بروبيلين (PP) أو كلوريد البولي فينيل (PVC) أو حمض البولي لاكتيك (PLA).

إضافةً إلى ألياف الخشب والبلاستيك، قد تحتوي مركبات الخشب والبلاستيك (WPCs) على مواد مالئة أخرى من اللجنين السليلوزي أو مواد مالئة غير عضوية. وتُعدّ مركبات الخشب والبلاستيك فئةً فرعيةً من فئة أوسع تُسمى مركبات الألياف الطبيعية البلاستيكية (NFPCs)، والتي قد لا تحتوي على مواد مالئة من الألياف السليلوزية ، مثل ألياف اللب، وقشور الفول السوداني ، وقشور البن، والخيزران ، والقش ، ومخلفات التخمير ، وغيرها.

تساهم الإضافات الكيميائية في دمج البوليمر ودقيق الخشب (المسحوق) مع تسهيل ظروف المعالجة المثلى.

شركة كوفيما في ميلانو ، التي أسسها الأخوان تيراجني ( دينو وماركو )، هي التي ابتكرت وحصلت على براءة اختراع عملية إنتاج مركبات الخشب والبلاستيك (WPC) عام 1960. أنتجت كوفيما مركبات الخشب والبلاستيك تحت الاسم التجاري " بلاستيك-وود". ^{[ 1 ] [ 2 ]} بعد بضع سنوات من ابتكار "بلاستيك-وود"، حصلت شركة إيكما سان جورجيو على براءة اختراع أول عملية لإضافة ألياف الخشب أو دقيق الخشب إلى المواد البلاستيكية الحرارية (مركبات الخشب والبلاستيك). ^{[ 3 ]}

تُعرف ألواح الخشب والبلاستيك المركبة (WPCs) أيضاً باسم الأخشاب المركبة، وهي مواد حديثة نسبياً مقارنةً بالتاريخ الطويل للأخشاب الطبيعية كمادة بناء. يُستخدم هذا النوع من الألواح على نطاق واسع في أمريكا الشمالية في أرضيات الشرفات الخارجية ، ولكنه يُستخدم أيضاً في الدرابزينات والأسوار وأخشاب تنسيق الحدائق والتكسية الخارجية ومقاعد الحدائق والقوالب والزخارف والمنازل الجاهزة تحت الاسم التجاري Woodpecker WPC، [4] وإطارات النوافذ والأبواب، والأثاث الداخلي. [5] طُرحت ألواح الخشب والبلاستيك المركبة لأول مرة في سوق ^{الأرضيات الخشبية في} أوائل التسعينيات . يدّعي المصنّعون [ ^{6 ] [} 7 ^{] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] أن ألواح الخشب والبلاستيك المركبة} أكثر ملاءمةً للبيئة وتتطلب صيانةً أقل من بدائلها من الخشب الصلب المعالج بمواد حافظة أو الخشب الصلب المقاوم للتعفن. يمكن تشكيل هذه المواد مع أو بدون تفاصيل تُحاكي حبيبات الخشب. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

تُصنع مركبات الخشب البلاستيكية (WPCs) عن طريق خلط جزيئات الخشب المطحونة جيدًا مع راتنج حراري مُسخّن . الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاجها هي بثق المادة لتشكيلها بالشكل المطلوب، مع استخدام تقنية قولبة الحقن أيضًا. يمكن إنتاج مركبات الخشب البلاستيكية من مواد حرارية خام أو مُعاد تدويرها، بما في ذلك البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، وكلوريد البولي فينيل (PVC)، والبولي بروبيلين (PP)، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS)، والبوليسترين (PS)، وحمض البولي لاكتيك (PLA). وتُعد مركبات الخشب البلاستيكية المصنوعة من البولي إيثيلين الأكثر شيوعًا. تُساعد الإضافات، مثل الملونات ، وعوامل الربط ، ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية ، وعوامل النفخ ، وعوامل الرغوة ، ومواد التشحيم، على تخصيص المنتج النهائي ليناسب مجال التطبيق المستهدف. تُشكّل مركبات الخشب البلاستيكية المبثوقة في أشكال صلبة ومجوفة. كما تُنتج مجموعة واسعة من الأجزاء المقولبة بالحقن، بدءًا من ألواح أبواب السيارات وصولًا إلى أغطية الهواتف المحمولة.

في بعض المصانع، تُدمج المكونات وتُعالج في جهاز بثق حبيبي، ينتج عنه حبيبات من المادة الجديدة. ثم تُعاد صهر الحبيبات وتشكيلها إلى الشكل النهائي. بينما يقوم مصنعون آخرون بإكمال القطعة النهائية في خطوة واحدة من الخلط والبثق. ^{[ 13 ]}

بسبب إضافة المواد العضوية، تُعالج مركبات الخشب والبلاستيك (WPCs) عادةً في درجات حرارة أقل بكثير من البلاستيك التقليدي أثناء عمليات البثق والقولبة بالحقن. فعلى سبيل المثال، تميل مركبات الخشب والبلاستيك إلى المعالجة عند درجات حرارة أقل بحوالي 28 درجة مئوية (50 درجة فهرنهايت) من نفس المادة غير المملوءة. يبدأ معظمها بالاحتراق عند درجات حرارة تقارب 204 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت) . ^{[ 14 ]} تزيد معالجة مركبات الخشب والبلاستيك في درجات حرارة عالية للغاية من خطر القص، أو الاحتراق وتغير اللون الناتج عن دفع مادة ساخنة جدًا عبر فتحة صغيرة جدًا أثناء القولبة بالحقن. تحدد نسبة الخشب إلى البلاستيك في المركب في النهاية مؤشر تدفق الذوبان (MFI) لمركبات الخشب والبلاستيك، حيث تؤدي الكميات الأكبر من الخشب عمومًا إلى انخفاض مؤشر تدفق الذوبان.    

لا تتعرض مركبات الخشب البلاستيكية للتآكل، وهي مقاومة للغاية للتعفن والتلف وهجمات حشرات الخشب البحرية ، على الرغم من أنها تمتص الماء في ألياف الخشب المدمجة فيها. ^{[ 15 ]} يكون امتصاص الماء أكثر وضوحًا في مركبات الخشب المركبة ذات المصفوفة المحبة للماء مثل حمض البولي لاكتيك، مما يؤدي أيضًا إلى انخفاض الصلابة والقوة الميكانيكية. ^{[ 16 ]} يمكن تحسين الأداء الميكانيكي في بيئة رطبة من خلال معالجة الأسيتيل . ^{[ 17 ]} تتميز مركبات الخشب البلاستيكية بسهولة تشكيلها، ويمكن تشكيلها باستخدام أدوات النجارة التقليدية. غالبًا ما تُعتبر مركبات الخشب البلاستيكية مادة مستدامة لأنها تُصنع باستخدام البلاستيك المعاد تدويره ومخلفات صناعة الأخشاب . على الرغم من أن هذه المواد تُطيل عمر المواد المستخدمة والمُهملة، إلا أن لها عمرًا افتراضيًا طويلًا؛ فالبوليمرات والمواد اللاصقة المضافة تجعل إعادة تدوير مركبات الخشب البلاستيكية أمرًا صعبًا بعد الاستخدام. ^{[ 18 ]} ومع ذلك، يمكن إعادة تدويرها بسهولة في مركبات خشب بلاستيكية جديدة، تمامًا مثل الخرسانة. إحدى مزاياها على الخشب هي قدرة المادة على التشكيل لتلبية أي شكل مطلوب تقريبًا. يمكن ثني وتثبيت عناصر مركبات الخشب والبلاستيك (WPC) لتشكيل انحناءات قوية. ومن أهم مزايا هذه المواد عدم حاجتها للطلاء. تُصنع هذه المركبات بألوان متنوعة، ولكنها متوفرة بكثرة باللون الرمادي والألوان الترابية. على الرغم من احتوائها على نسبة تصل إلى 70% من السليلوز (مع أن نسبة 50/50 هي الأكثر شيوعًا)، فإن السلوك الميكانيكي لمركبات الخشب والبلاستيك يُشابه إلى حد كبير سلوك البوليمرات النقية. تُبلمر البوليمرات النقية دون إضافة مذيبات. ^{[ 19 ] [ 20 ]} هذا يعني أن مركبات الخشب والبلاستيك أقل قوة وصلابة من الخشب الطبيعي، وتتأثر خصائصها بالوقت ودرجة الحرارة. ^{[ 21 ]} جزيئات الخشب عرضة للهجوم الفطري، وإن لم يكن بنفس درجة الخشب الطبيعي، كما أن مكون البوليمر عرضة للتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 22 ]} من المحتمل أن تنخفض القوة والصلابة بفعل دورات التجميد والذوبان، مع أن الاختبارات لا تزال جارية في هذا المجال. بعض تركيبات مركبات الخشب والبلاستيك حساسة للبقع الناتجة عن عوامل مختلفة.

تُظهر ألواح WPC أداءً جيدًا، لكن الألواح المركبة المتجانسة ثقيلة نسبيًا (غالبًا ما تكون أثقل من البلاستيك النقي)، مما يحد من استخدامها في التطبيقات التي لا تتطلب وزنًا خفيفًا. يتيح استخدام WPC في شكل مركب ذي بنية ساندويتش الجمع بين مزايا مركبات الخشب والبوليمر التقليدية وخفة تقنية الألواح الساندويتشية. تتكون ألواح WPC الساندويتشية من طبقات خارجية من مركبات الخشب والبوليمر، وعادةً ما يكون لبها من بوليمر منخفض الكثافة، مما يؤدي إلى زيادة فعّالة في صلابة اللوح. تُستخدم ألواح WPC الساندويتشية بشكل رئيسي في صناعات السيارات والنقل والبناء، ولكن يجري تطويرها أيضًا لتطبيقات الأثاث. ^{[ 23 ]} تسمح عمليات الإنتاج المتكاملة الجديدة والفعّالة، والتي غالبًا ما تكون متصلة بخط الإنتاج، بإنتاج ألواح WPC ساندويتشية أقوى وأكثر صلابة بتكاليف أقل مقارنةً بالألواح البلاستيكية التقليدية أو ألواح WPC المتجانسة. ^{[ 24 ]}

• الأخشاب المركبة
• خشب رقائقي ملصق
• لوح مصفح
• مركب بلاستيكي (توضيح)
• أخشاب بلاستيكية
• مقصورة النوم
• مركب الخشب الشفاف