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户外用塑木的优化设计及应用
来源: 作者: 发布日期:2019-10-28 阅读次数:80 评论数:0 收藏 打印 
塑木产品已经广泛大量地用于户外、室内各种用途。

塑木产品已经广泛大量地用于户外、室内各种用途。如 :塑木门、门套、百叶窗、橱柜、衣柜、外墙挂板、天花吊顶、装饰墙板、踢脚线、地板、地板龙骨、护栏立柱、凉亭、廊架、围栏、栅栏、休闲椅、花架花箱、树池树围、空调架、空调罩、路标牌、运输托盘、等等。特别是塑木材料的防水防潮、耐酸碱、耐腐蚀性能优异,在海边高盐地区使用,优势尤其显著。塑木型材使用方便、应用灵活,不仅可以取代木材的使用,而且是一种性能优异的新型环保材料,市场前景非常广阔。


塑木材料综合性能优异,户外建筑及景观使用的塑木品种越来越多、数量越来越大。随着制造技术和工艺的不断进步,产品外观质量提高很大。但有许多塑木企业,甚至不少品牌大企业,由于缺乏针对性研究,材料设计存在着先天缺陷。这些缺陷往往要在建成二、三年之后才逐渐暴露问题,此时再来解决问题,已经为时已晚。在追踪问题时,材料设计缺陷往往难以查出。户外塑木建筑及景在使用一段时间后,有些尺度较长的塑木会出现逐渐弯曲、下垂等变形现象,这是目前户外塑木建筑及景观中常见的缺陷。塑木材料由建成时漂亮的直线型,在经过几个寒暑后逐渐弯曲变形。


温度应力及蠕变

夏季气温升高,塑木材料产生热膨胀。较长的塑木热膨胀较大,由于两端被固定,所受温度应力也大(应力和膨胀变形成正比),当膨胀达到一定值后,塑木发生失稳而弯曲变形并随热膨胀增加弯曲度(弯曲变形)增加。若安装施工在高温季节,因和最高温度的温差小,基本不发生因热膨胀而弯曲变形的情况。但在低温季节,塑木的韧性和强度随温度下降;由于两端被固定,塑木因降温收缩而产生的温度应力达到最大值,往往导致固定处破坏。

吸水膨胀蠕变

降雨时节,塑木吸水膨胀,塑木材料产生微量蠕变伸长,不可恢复;并随干湿交替周期,周期性产生蠕变伸长并叠加。随着塑木内部木质达到可能的吸水膨胀极限及高分子材料的约束力的作用,吸水膨胀蠕变伸长的增量逐渐减小到零,达到蠕变极限。塑木材料蠕变是温度应力蠕变叠加和吸水膨胀蠕变的综合结果较长塑木两端被固定约束时,随着塑木材料各种蠕变的叠加,在建成时漂亮的直线型材料,逐渐出现明显的弯曲 ;并在若干寒暑交替。

塑木材料的变形的设计解决方案

塑木材料中高分子基的吸湿很小,植物纤维吸湿性大 ;有效地处理植物纤维极大地减小吸湿性非常重要。塑木材料在配方设计和工艺设计时,必须尽可能地降低塑木材料的吸水性,并最终以严格的吸水率作为质量指标考核;温度应力及蠕变是材料自身特点所确定的,必须从高分子材料本身找出改善方案。控制并降低塑木材料的线膨胀系数可以有效地控制并降低温度应力。


另外,改善户外塑木建筑及景观通常采用耐自然老化性能优异的无机系色料,以保证着色的耐久性。粉化褪色现象之所以时常发生,一是塑木表面层高分子老化,二是经常有 pH 值较小的雨水(俗称酸雨)对无机系色料的侵蚀。在塑木性能设计上,往往抗老化助剂是平均分布的。老化实际上由外而内逐渐发展的,因此提高塑木表面层的耐老化性能是解决表面粉化褪色重要路径;同时在色料配方上要增强抗酸雨的能力。


户外建筑及景观的塑木高档品设计思想上,塑木型材由均一型复合材料提升为双层功能性复合材料,通过技术、工艺、装备提升和适当的成本增加,提出双层区分解决方案,有益于技术难点的克服,从而得到高品质、高美观、高性能、长寿命的高档塑木型材。PVC/PVC 双层塑木塑木型材由均一型复合材料提升为PVC基表面层/PVC基底芯层双层复合材料,采用双机共挤出生产。其中PVC 基表面层着重解决表面美观,提升寿命等;PVC 基底芯层着重解决尺寸稳定性、物理机械性能,优化成本。

总之,据研究PVC 有更好的抗蠕变性能,更适合作为户外用塑木材料的树脂基;户外塑木生产企业的内控企标在吸水率、吸水膨胀率、尺寸变化率等指标应比照国标、行标提高25% 以上,才能更好地满足户外建筑及景观的使用要求;为了有效控制户外建筑及景观塑木产品的蠕变量,户外塑木产品应对线膨胀系数加以检测和控制。在户外建筑及景观中尽量减少采用两端强约束的大尺度塑木结构。





责任编辑:陈波

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