2008-0182 WPC Bild 1

从内部进行处理的木材替代品

木材是一种极佳的材料,但它有几个缺点。一是它通常需要经过某种形式的处理,以防止受到各种要素的侵害。这里介绍一种有趣的替代品 – 木塑复合材料。

化学如何帮助改良木材

WPC_I太阳慢慢地降至地平线,你爱的人悠闲地倚在栏杆上,老摇椅在木铺板上轻轻地吱吱作响。无需前往最南部或者斯堪的纳维亚去寻找喜爱质朴的木制阳台的人。

世界各地的很多其他人也都享受木铺板带来的乐趣 – 无论原材料是黄梢木、圭亚那铁线木还是松木。如果木材不会腐烂或者褪去其天然的颜色该多好!但实际情况则不然。因此,每隔几年,人们会等到天气好的时候,搬出家具,开始给板材重新上油或者重新刷漆。现在,这项工作很费力气,且价格昂贵。

“木材是一种极佳的材料,但它有若干缺点,”特殊化学品集团朗盛公司材料保护专家-Andreas Böttcher说道,“作为一种天然材料,很明显它需要保护。否则,它会因为微生物活动而分解,或者在阳光下变成灰色。”现在,木材是最古老且最适宜的建筑材料之一,几个世纪以来,人们想尽各种办法来保护木材,防止腐烂以及受到其他损害。但是,即使是经过处理的木材(如阳台铺板),迟早也需要进行一定形式的重新处理。有没有一种替代品呢?毫无疑问,一定有可以延长木材使用寿命的方法,且无需每隔几年重新上漆。

木材2.0

Böttcher说,“我们花费大量人力和物力找到了一种解决方法。”应用于木材表面的木材防腐剂有一个大的问题,即无法深入保护材料的每一个核心部位。因此经过一段时间后,还是必须重新处理。

然而,解决方案真的非常简单(至少在理论上是这样):保护木材整体,而不仅仅是其表面。“而这正是你能从木塑复合材料(简称为“WPC”)中获得的,基于这个原因,这种材料开始日益普及,并且已经持续了相当一段时间,”Böttcher说道。木塑复合材料可以被看作是天然木材的改进版本:他们通过木材纤维与塑料相粘结制成,从而形成坚固的材料。

塑料帮助改良木材

WPC_II

 

“木塑复合材料只含有一小部分塑料 – 通常是聚丙烯。所以它是一种真正的木质材料,”Böttcher说道。这种复合材料的优点在于,可以在其生产过程中添加木材防腐剂 (包括来自朗盛的备防多MPT 11-40),以确保材料不会腐烂。这就像从里面给木塑复合材料涂漆一样。

木塑复合材料还提供了许多其他便利。木材的形状或者尺寸由其生长情况决定,但木塑复合材料可以制成几乎任何形状或者尺寸 – 就像传统塑料一样 – 并且不会浪费任何材料。在谈及可挤压木材时,行业专家说挤压机快速将木塑复合材料压出所需的形状,就像一个巨型绞肉器一样。“更重要的是,木塑复合材料非常环保,因为它们也可以用木片制成。换句话说,它们可以将木材行业产生的木材废料(例如,锯末和刨花)变废为宝,”Böttcher解释说道。这样能够节省大量材料:据专家称,50%用于加工成木材的树干最终变成刨花和废料。而木塑复合材料的生产可结束这些废料被扔进焚烧炉的命运。

环境也从中受益

WPC_II._2jpg
“木塑复合材料还可间接起到保护环境的作用,”Böttcher说道,“这是因为复合材料可以进行着色,达到与热带木材非常相似的外观。因此,我们现在拥有了柚木或者红木的实际替代品,但却是用生长速度更快的木材制成的,因此消费者无需担心会破坏热带雨林。”

木塑复合材料在很大程度上是一种天然材料,看起来像木材且足够牢固,因此非常适合于建筑应用。它可钻、可锯,可以使用钉和螺丝,且无需涂漆。因此,难怪木塑复合材料这么受欢迎。在房地产危机重创美国之前,木塑复合材料的销售额已突破10亿美元大关,且专家预测将继续强劲增长。

“但是,长期的市场成功将取决于材料的耐久性。如果到头来还是必须给木塑复合材料阳台涂漆的话,那么客户可能会开始质疑其美国专利,”Böttcher警告说道。因此,必须确保该复合材料配备完全合适的生物杀灭剂。

防止腐烂
如何保护木塑复合材料

WPC_IV_2腐烂悄悄地布满木材。木材渐渐开始变色,然后产生奇怪的光滑触感,最后变得像在森林中躺了很多年的树枝一样脆。这样的后果非常严重。“由真菌侵害引起的难看染色起初是无害的,”Böttcher说道,“但这是一个明确的警告。一旦木材的表面变得光滑,或者真菌开始长出子实体,那就说明是该更换木板的时候了。”

严格来说,木塑复合材料也面临着同样的威胁,因为它们的主要原材料是木材。“过去人们认为塑料能够密封木纤维,从而防止它们接触水和微生物。遗憾的是,这只对了一半。”长期来看,反复在木塑复合材料铺板上行走会使纤维裸露,甚至有一些厂家会给这种复合材料刷材料,以提高其木材光泽。无论是哪种情况,材料都会接触雨水,从而形成适合真菌生长的潮湿条件。Böttcher解释说道:“需要通过别的东西来为木塑复合材料提供持久保护。”

寻找合适的生物灭杀剂

WPC_IV这个“别的东西”是指采用木材防腐剂以及将其与复合材料混合,而不是将其应用于表面。木塑复合材料生物灭杀剂所需的规格异常复杂,而朗盛材料保护专家花了相当长一段时间才开发出合适的解决方案。

正如Böttcher解释的一样,市场上大多数潜在候选物都存在重大弊端。“出于环保考虑,我们不能使用任何含有重金属的材料。而已被广泛使用的其他物质则会被雨水冲刷或者清洗掉。”对于需要定期重新涂漆的产品,这并不会构成问题。但是,木塑复合材料的特独之处在于它们不要求这样做。

“其他生物杀虫剂会使木塑复合材料循环过程变得复杂,或者使木板变脆。”而其他产品则会使最终产品像已经霉变了一样光滑,这是因为它们会吸水。还有其他产品被视为敏化剂,或者当人们赤脚走在铺板上时可能会渗透进皮肤,还有一些则会在长期的阳光照射下损坏。“另一个关键因素是活性剂必须能够在木塑复合材料生产期间耐受高达200 °C的高温,”Böttcher补充说道。

解决方案:备防多MPT 11-40

WPC_III
朗盛开发的解决方案名为备防多MPT 11-40。该产品实际上是两种生物灭杀剂的混合物,用于在生产期间通过简单且高效的“制造过程防腐处理”添加至复合材料。即使在浓度仅为0.2%时,其也能够有效防止会对木材造成染色或破坏的所有微生物的影响。

但是,对于显示备防多MPT 11-40研发工作量的无特征粒化没有描述。这个过程不仅仅涉及确定活性成分的正确组合。在浓度仅为0.2%时,确保如此微量的物质均匀散布于整个木塑复合材料是一个关键因素。事实证明,这不是一件容易的事情。“我们采用了纳米技术领域的一种创新方法,”Böttcher解释说道,“为使其适应标准生产流程,我们在高度逼真条件下进行了一系列复合试验。”事实证明,在每项测试后验证活性剂被均匀地分布于整个复合材料是一项相当大的挑战,因为传统的分析方法被推到了极限。

惠及所有人

“另一个研发目标是确保备防多MPT 11-40易于处理,”Böttcher解释说道。粉末 – 许多添加剂的标准形式 – 容易产生粉尘,因此出于工业卫生考虑,许多木塑复合材料生产商会谨慎选择,甚至禁用。“这就是我们将产品封装在低密度聚乙烯(LDPE)中的原因,”Böttcher说道。这种材料与塑料非常相似,在许多木塑复合材料中与木材纤维混合。除了不产生灰尘之外,粒化还能确保均匀分布于整个复合材料。这是因为低密度聚乙烯复合材料能够在其生产过程中迅速溶解 – 就像葵花籽油中的橄榄油一样 – 从而确保备防多MPT 11-40中的活性成分到达木塑复合材料的各个部分。更重要的是,矩阵塑料的低熔点确保生物灭杀剂在这一过程中只暴露于非常温和的温度。

“最终,备防多MPT 11-40被作为‘杀生制品’推向市场。这意味着欧盟用户不再需要按照欧盟杀生制品指令完成复杂的注册流程,”Böttcher解释说道。“换句话说,我们让木塑复合材料生产商的生活变得更轻松。在最终分析中,该产品再次证明神奇的化学能够使环保产品发挥它们的真正潜力。”