塩素化ポリプロピレンで組み立てられたベニヤ木繊維/ポリプロピレン複合材の機械的特性に対する補強の影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14007 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

木繊維/ポリプロピレン (WF/PP) 複合材料は、高い寸法安定性と機械的特性を備えた環境に優しい材料です。 しかし、WF/PP 複合材料の用途は、魅力的でない表面テクスチャによって制限されます。 この研究では、ホットメルト接着剤として塩素化ポリプロピレン (CPP) を使用して、WF/PP 複合材料をポプラ単板で装飾しました。接着強度は 1.18 MPa 以上です。 CPP 接着層の品質を分析するために、表面接着強度テストと走査型電子顕微鏡 (SEM) が実行されました。 補強の効果を判断するために、化粧板を貼った WF/PP ボードと化粧板を貼っていない対照の物理的および機械的特性を検査しました。 結果は、ベニヤ加工後、複合板全体の引張強度と弾性率が 30% と 10% 以上増加したことを示しています。 曲げ強度と弾性率は 10% と 20% 以上増加しました。 複合材料の耐衝撃特性を決定するために、低速衝撃試験が実施されました。 WF/PP 複合材料中の木材繊維の比率が高いほど、表面接着強度が高くなります。これは SEM 画像で明らかでした。 木製ベニヤ装飾により、複合板全体の機械的強度が向上しました。 CPP 層に沿った結合がより強固であれば、ベニヤ複合材の機械的特性がさらに強化されます。

木質繊維/ポリプロピレン (WF/PP) 複合材料は、いくつかの木質プラスチック複合材料 (WPC) の 1 つです。 WF/PP 複合材料は、マトリックス内の PP がリサイクルされていても、高い物理的および機械的特性を備えています1。 木材プラスチック複合材は、乾燥した植物材料 (通常は木材、竹、麻、わら) と、両方の木材に接着する無水マレイン酸結合ポリプロピレン (MAPP) などの接着向上剤などの少数の追加添加剤を含むポリマーマトリックスを組み合わせて作られます。繊維とPP。 このような添加剤を添加すると、WP/PP 複合材料の品質が向上します。 熱可塑性プラスチックは、最も一般的なタイプのポリマー マトリックスです。 熱可塑性 WPC は一般に、押出成形、金型プレス、射出成形によって製品に成形されますが、その方法は、未充填の熱可塑性プラスチックを製品に成形する方法と大きく変わりません 2、3。 WPC の製造には、再生プラスチックを含むさまざまな熱可塑性プラスチックを使用できます4、5、6。

熱可塑性 WPC の主な利点は、通常、接着剤、樹脂、その他の揮発性化学試薬が必要ないことです。 熱可塑性 WPC は比較的無毒で環境に優しい材料です7。 木材プラスチック複合材は、プラスチックと木材の多くの優れた特徴を組み合わせています。 一般的な WPC は、マトリックスに使用されている同じ種類の未充填の熱可塑性プラスチックと比較して、より高い機械的強度特性とより優れた寸法安定性を備えています。 さらに、典型的な WPC は、熱可塑性樹脂に添加される植物材料よりも湿気や腐敗に対して優れた耐性を備えています。 木材プラスチック複合材は、木材よりも加工や成形がはるかに簡単です8、9、10。 近年、WPC は屋外施設、自動車の内張り、外壁被覆など多くの用途に使用されています11、12、13、14、15。 しかし、現在の処理技術では、目に見える屋内表面など、WPC が細密な視覚的注意を受けるあらゆる目的にとって、WPC の表面質感は美的に満足のいくものではありません。 WPC の表面を木製ベニヤに確実かつ耐久的に接着できれば、応用分野は大幅に広がります。 新しい WPC 製品や高価値製品の多くは、ベニヤ加工によって実現されています。

押出成形とホットプレスのプロセスでは、未充填のプラスチック マトリックスの薄層が WPC 表面のほとんどの領域に集まります 16、17。 比較的純粋なプラスチックのこの表面は、冷却および成形後も消えません。 このプラスチックの表面は滑らかで細孔がなく、従来の化粧仕上げプロセスで使用される室温の接着剤との接着が不十分です18。 本質的な問題は、ほとんどのプラスチックは化学的に不活性で極性が非常に低く、室温で一般的な接着剤と強力な結合を形成できないことです。 共有結合も極性 (水素) 結合も、この種の結合を促進する何らかの措置を講じない限り、プラスチックと接着剤の間に形成されることはありません。

室温でのプラスチックと接着剤の結合を改善するために、プラスチックの表面を改質することがよくありますが、成功の度合いは異なります。 接着結合を改善するために、プラスチックの一般的な表面改質技術がいくつかあります。 強酸化性の酸または他の酸化剤を使用して、複合材料の表面を処理し、表面に特定のエッチング効果を生み出し、接着剤分子上の極性基とプラスチックの適合性を高める極性基を生成することができます。 プラズマ放電による表面改質は、表面粗さと極性基を作成するために使用できます19、20。 化学カップリング剤を使用して、プラスチック分子と接着剤分子の間に共有結合した化学架橋を形成することもできます。 最後に、機械的粗面化があります。これは、接着剤で濡れた領域を拡大し、顕微鏡レベルで接着線を長くすることで機能します。 このような方法は、プラスチックや WPC の表面上の接着剤の結合効果を高めることができますが、環境への悪影響、複雑な処理プロセス、高コストなど、関連する多くの問題や困難を抱えています。

熱可塑性プラスチックを他の熱可塑性プラスチックに接着する最も簡単な方法は、室温の接着剤と表面改質を使用し、化学的に適合する溶融した熱可塑性プラスチックで部品を溶接することです。 このプロセスは、金属の溶接、ろう付け、はんだ付けに似ています。

天然繊維への接着を促進する添加剤を含む溶融した熱可塑性プラスチックは、箱の製造などの工業プロセスで木片とボール紙などの他のセルロース系材料を互いに接合するために使用できます。そこでは、熱可塑性プラスチックの急速な冷却と硬化が維持されます。生産は急速に進んでいます。 これらの用途では、室温の接着剤と区別するために、溶融した熱可塑性プラスチックをホットメルト接着剤と呼びます。

さらに、ホットメルト接着剤を使用して木製ベニヤをプラスチック基板にうまく接着することが可能であるということになります。 たとえば、ホットメルト接着剤としてMAPPを使用すると、木製ベニヤを未充填PPおよびこの研究の対象であるWF/PPにうまく接着できます。 残念ながら、熱可塑性プラスチックはほとんどの金属よりも低い温度で溶けますが、ホットメルト接着剤の温度は依然として非常に高く、ほとんどの場合、ベニヤの表面に損傷を与えます。 MAPP のホットメルト作業温度は 170 °C です。 これは依然として木の表面の色を変え、一般に木製ベニヤの性能を低下させるのに十分な高さです。

この研究の目的のために、木製ベニヤを WF/PP に接合するためのホットメルト接着剤として塩素化ポリプロピレン (CPP) が選択されました。 塩素化ポリプロピレンは、MAPP よりも融点がかなり低いです。 塩素化ポリプロピレンの初期融点は 90 °C で、110 °C でホットメルト加工に十分な流動性を示します。 110 °C では、表面ベニヤの元の色と特性が維持されます。 さらに、下層の WF/PP 素材の寸法変化のリスクが少なくなります。 この目的での CPP の使用は、Liu らによってすでに報告されています 21。 この研究では、屋内および屋外の家具用途における WF/PP 上の CPP 接着単板ラミネートの機械的特性を報告しました。 さらに、フローリングの場合、ベニヤ製品が適切な曲げ、引張、衝撃強度の特性を備えていることが重要です。 これらのパラメータは温度とともに変化する傾向があるため、さまざまな温度範囲にわたって調査されました。

同一グレードのポプラ材単板 (厚さ 1.5 ± 0.1 mm) を Jinan Yuanfang Wood Trading Company (済南、中国) から入手しました。 これらのベニヤの一部をランダムに選択してこの実験用のベニヤとして使用し、他の木製ベニヤを粉砕して木繊維にし、40 メッシュのフィルターガーゼで濾過して WF/PP 複合材料に組み込みました。 PP (T300; Sinopec Daqing Petrochemical Co., Daqing, China) の融点は 168 °C、密度は 0.91 g/L、メルトフロー レート (MFR) は 180 °C で 0.25 ～ 0.35 g/min でした。 C. MAPP (Shanghai Sunny New Technology Development Co.、上海、中国) の接木率は 1% ～ 1.2% でした。 CPP (Shenzhen Jitian Chemical Products Limited Co.、深セン、中国) は、塩素化率 32%、110 °C での MFR 1.66 g/min ～ 2.01 g/min、融点 90 °のペレットとして得られました。 Ｃ、密度０．９３ｇ／Ｌ。

ＷＦは、Ｃｈｅｎら２２によって記載されているように、インパルスサイクロン乾燥処理装置（ＭＱＤ−５０、Ｊｉａｎｄａ Ｄｒｙｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．、中国、常州）を用いて、水分含量が３％未満になるまで１２０℃で乾燥された。 次に、高速ミキサー (SHR-10A、Zhangjiagang Tonghe Plastic Machinery Co.、張家港市、中国) を使用して、PP、WF、および MAPP を異なる質量分率比 (表 1) でブレンドしました。 混合物を共回転二軸押出機（JSH30; Nanjing Robot and Plastics Machinery、南京、中国）でペレット化し、粉砕機を使用して小さな顆粒に切断しました。 別の単軸押出機（SJ45、中国、南京の南京ゴムプラスチック機械）を使用して、顆粒を厚さ4 mm、幅100 mmのWF/PP複合板に押し出しました。 表 1 に示すように、3 つの WF 対 PP 比が設計されました。

CPP フィルムの作製を図 1 に示します。CPP ペレットを内長 160 mm、厚さ 0.1 mm の正方形の型に均一に広げました。 次に、金型を 110 °C、2 MPa の圧力で 3 分間ホットプレスしました。 ホットプレス後、金型を 5 分間コールドプレスして室温 (20 ± 3 °C) まで冷却しました。 型を取り外し、ＣＰＰを長さ１６０±１ｍｍ、厚さ０．１±０．０２ｍｍの正方形のフィルムに成形した。

CPPフィルム付き単板WF/PP板の作製。

図1に示すように、CPPフィルムをWF/PP複合板の表面に置き、その上にポプラ単板を置きました。得られたサンドイッチ構造を110℃、5MPaで5分間プレスし、次いで、空気中で冷却させた。 次に、ベニヤ張りの WF/PP ボードを 20 °C、相対湿度 65% で 7 日間調整してから、テストしました。

WF/PP単板の表面接着強度を図2に示す縦引抜法により試験しました。サンプル寸法は50mm×50mm×6mm（長さ×幅×厚さ）です。 ベニヤと接着層を切断することにより、各サンプル表面の中央に面積 1000 mm2 の円を分離しました。 孤立した円形の木製ベニヤをポリウレタン ホットメルト接着剤 3731 (ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング コーポレーション (3 M)、上海、中国) で上向き固定ヘッドに接着しました。 次に、サンプルの残りの部分を端で押さえました。 各グループには 12 個の試験片があり、荷重速度は 2 mm/s でした。 実験装置は万能機械試験機 (RGT-20A; Shenzhen Reger Instrument Co.、深セン、中国) でした。

WF/PP複合化粧板の接着強度試験を測定しました。

WF/PP ベースボードの表面粗さは、接触式表面粗さ測定器 (SJ-210、ミツトヨジャパン株式会社、川崎市) を使用して検出されました。 プロファイルの最大高さ (Rz)、輪郭算術平均偏差 (Ra)、表面輪郭高さの二乗平均平方根 (Rq)、および表面輪郭曲線は、「ISO 4287:1997 幾何学的製品仕様 (GPS)」に従って測定および計算されます。 —表面性状:プロファイル法—用語、定義および表面性状パラメータ」。 試験長さは5mmです。 プローブはアダマス製で、移動速度は0.5 mm/sです。 プローブの圧力は4mNです。 フィルターはGAUSSです。 データ収集数は8000です。

試験片を図 3 に示す形状に切断し、2 つのグリップの間に固定しました。 セクション幅は「b」とラベル付けされ、グリップ幅は「b1」とラベル付けされました。 荷重速度は２ｍｍ／分、グリップ間の距離は１２０ｍｍ、試験片の厚さは６ｍｍであった。 試験片は RGT-20A 万能機械試験機 (中国、深セン) で試験されました。

引張特性試験片。

図 4 に示すように、2 つの支持ヘッド間の距離 (l1) は試験片の厚さ (l) の 20 倍、支持ヘッドの直径 (d2) は 15 mm、試験片の幅は 50 ± 1 mm、試験片の長さ (l2) は l1 プラス 50 mm に等しく、荷重速度は 10 mm/min、荷重ヘッドの直径 (d1) は 30 mm でした。

曲げ特性試験。

図 5 に示すように、Instron 9250HV (米国マサチューセッツ州ノーウッド) フルデジタル低速衝撃試験機を使用して、低速衝撃強度を試験しました。サンプルをサンプルスタンドに置いて固定しました。 次にビームを調整してハンマーがサンプル表面に軽く触れるまで下方に移動させました。 ハンマーヘッドは直径 22 mm の鋼製の半球でした。 ハンマーの重さは5.375kgでした。 サンプルの各グループは、装置がサンプルを破壊するまでテストできることを確認するために、100 J の初期衝撃エネルギーでテストされました。 この最初の試行では、すべてのプレートが破壊され、他の方法でも永久的な塑性変形が見られました。

低速衝撃試験装置。

衝撃初速度は２．１５６ｍ／秒であった。 衝撃の運動エネルギーは式(1)で求められます。 (1)、

ここで、m はハンマーの質量 (kg)、v0 はハンマーが打撃されたときの瞬間の衝撃速度 (m/s)、U はパネルが吸収する衝撃エネルギー (J) です。 パネルによって吸収される衝撃エネルギーは、式(1)に従って計算されました。 (2)、

ここで、\({v}_{t}^{2}\) はドロップハンマーの瞬間最大反発速度 (m/s)、\(\left(\frac{1}{2}\right)m{ v}_{t}^{2}\) は、パネル (J) の弾性変形エネルギー放出によって引き起こされたドロップハンマーの運動エネルギーです。 衝撃荷重は式(1)で計算した。 (3)、

ここで、a(t) は瞬間加速度 (m2/s)、V(t) は実験プロセス中の瞬間速度 (m/s) です。 衝撃過程における変位は式(1)により計算された。 (4)、

ここで、D(t) は衝撃プロセス中の変位 (m)23,24 です。

WF/PP 複合板とポプラ単板の間の接着層を走査型電子顕微鏡 (JSM7500F、日本電子、東京、日本) で観察しました。 切片スライスはミクロトミーによって調製されました（後述）。 サンプルは金でコーティングされ、その後 5 kV の加速電圧で検査されました。 装飾された WF/PP 複合材の断面を SEM で調査しました。

表 2 は、木質繊維含有量が異なるポプラ単板装飾 WF/PP 複合材の表面接着強度の算術平均を示しています。 中間層としてＣＰＰを有する装飾パネルの表面接着強度は１．２ＭＰａを超えた。 WF/PP複合基材中の木繊維含有量が増加するにつれて、ベニヤの表面接着強度も増加しました（図6）。 これは、木材繊維の含有量が高くなると基材の表面粗さが増加し、その結果、微視的な表面積が増加し、それによって接着が改善されるためです。

突板WF/PP複合材の表面接着強度。

WF/PP 複合材料の断面 SEM 画像を図 7 に示します。WF/PP、CPP、ポプラ単板の 3 層がはっきりと見えました。 WFとPPの比率が6/4の場合、CPPとWF/PPベース材料の間に小さなギャップがありました（図7a）。 図7b、cに見られるように、木質繊維の含有量が増加するにつれて隙間は薄くなりました。

単板、CPP、WF/PP の界面の断面 SEM 画像 (a) WF/PP = 6/4、(b) WF/PP = 7/3、(c) WF/PP = 8/2複合基板。

表面粗さは接着強度に影響を与える要因の 1 つです 25,26。 図８では、ＷＦ／ＰＰ複合材中の木質繊維含有量の増加に伴い、表面輪郭高さの範囲性が上昇していることが分かる。 これらのへこみは、溶融した CPP により多くの比表面積と埋め込み点を提供する可能性があります。 表面粗さのパラメータは ISO 4287:1997 に基づいて計算され、表 3 にリストされています。Ra と Rq はそれぞれ表面粗さを表し、値が大きいほど粗さが大きいことを意味します。 Rz は最低点から最高点までの最大高さを意味します。 パラメータ Ra、Rq、および Rz はすべて、木材繊維含有量の増加とともに増加します。 表面の接着強度の説明を組み合わせると、この表面の粗さは露出した木材繊維によるものです。 露出した木繊維はPPのような滑らかな表面を形成できません。 表面粗さはWF/PP複合板単板の接着強度に関係します。

WF/PP複合材の表面輪郭。

図９および表４に示すように、対照群および突板張りＷＦ／ＰＰ複合材群の引張強度は、木質繊維含有量が増加するにつれて低下した。 これは、木質繊維の負荷が高くなると、木質繊維が WF/PP 複合システムの連続性を破壊するためです。 PP マトリックスは、木繊維含有量の高い複合材料の木繊維を完全に覆って結合することができず、複合材料の引張強度が低下しました。 ベニヤを追加すると、複合材料の引張強度が強化されました。

WF/PP 複合材料の引張強度特性。

ただし、引張弾性率は逆の傾向をたどりました (図 10)。 WF/PP 複合材料の引張変形抵抗は、木繊維含有量が増加するにつれて増加しました。これは、複合材料中の木繊維が複合材料の引張弾性率を高めていることを示しています。 ベニヤ複合材料の引張弾性率の平均値は 2.5 GPa を超えています。 木製単板は引張弾性率を増加させ、すべての WF/PP 比が誤差の範囲内で単板を貼り付けると同様の引張弾性率を与えるため、すべての単板サンプルの引張弾性率を決定する主な要因であると考えられます。

WF/PP 複合材料の引張弾性率特性。

曲げ強度の結果を図 11 および表 5 に示します。対照グループの曲げ強度は、Chattopadhyay のレポートのデータと同様でした 27。 対照群の曲げ強度は、木質繊維含有量が増加するにつれて低下した。 報告された引張試験結果と同様に、木質繊維を添加すると曲げ強度が低下すると予想されます。 しかし、ベニアは曲げ強度の顕著な向上をもたらし、再び結果を支配しました。 曲げにおけるサンプルの曲げ強度は、曲げ中心線から最も遠い層の機械的特性によって支配されるため、これは予想されていました。 WF/PP 複合材料中の木繊維含有量が増加するにつれて、曲げ強度は減少しました。 対照グループと装飾グループの間の曲げ強度のまったく逆の傾向は、木製ベニヤの強度と、CPP 界面を介した WF/PP 複合材へのそれらの結合の有効性によるものでした。 これは、図 6 に示すように、WF/PP 複合材中の木繊維含有量が増加するにつれてより効果的になりました。

WF/PP 複合材料の曲げ強度特性。

図 12 に示す曲げ応力-曲げひずみ曲線により、WF/PP 複合材料と CPP 間の接着性能と曲げ強度に対するその影響が明らかになりました。 曲げ応力が増加するにつれて曲げひずみは増加しましたが、破断点付近では曲線が異なる形状を示しました。 WF/PP = 6/4 および WF/PP = 7/3 の試験片には応力緩和があり、これら 2 つのベニヤ複合材の破壊が層ごとに発生することが示されました。 応力が増加すると、各層間の歪みによって層間せん断が増加し、CPP と WF/PP 間の結合が破壊される可能性があります。 このような場合、破壊は荷重の低下として曲げ応力-曲げひずみ曲線に示されます。 WF/PP = 8/2 複合材料の曲線はステップ段階を示さず、負荷の突然の損失のみを示しました。 これは、WF/PP と CPP 間の界面が強固であるため、層間せん断破壊ではなく引張破断として破壊が発生したことを示しています。

ベニヤ加工された WF/PP 複合材料の曲げひずみと曲げ応力の関係。

対照群とベニヤ複合材の曲げ弾性率は両方とも、木質繊維の含有量が増加するにつれて増加しました（図 13）。 木質繊維は PP よりも高い引張弾性率を持っているため、木質繊維の含有量が増加するにつれて引張弾性率も増加しました。 さらに、圧縮中、WF/PP 複合材の木材繊維は押出方向に方向的に整列します。 ベニヤ加工された WF/PP 複合材の曲げ剛性は、基材内部の木質繊維と WF/PP 複合材の外側のベニヤに​​よって強化されました。

WF/PP 複合材料の曲げ弾性率。

図 14a は、100 J でのドロップハンマーの衝撃後の、非化粧対照グループの WF/PP = 6/4 複合材の穴あき下面を示しています。図が示すように、穴は衝撃面でほぼ円形であり、証拠がありました。完全に離れたシャッター コーンの下側。 図 14b、c は、100 J での低速衝撃後のベニヤ WF/PP 複合材の穴あき下面を示しています。これらの試験片の衝撃面には、図 14a の対照 WF/PP の穴と同様に、小さくてきれいな穴がありました。 。 しかし、ベニヤ複合材の下側表面は、WF/PP 比が異なると異なる破壊パターンを示しました。 WF/PP = 6/4 複合材の下側の木製ベニヤを WF/PP 複合基材から分割します。 これにより、ドロップハンマーヘッドが WF/PP 複合材料に穴を開けた後、別の二次的な動作で木製ベニヤを貫通する前に、ハンマーヘッドが WF/PP 複合材料から木製ベニヤを分離したことが確認されました。 WF/PP = 8/2 複合材料の下側の破壊は、きれいなエッジを示し、WF/PP = 6/4 の試験片とは大きく異なるパターンでした。 図１４ｃの結果は、木製ベニヤとＷＦ／ＰＰ複合材が衝撃を通してプレート全体としてしっかりと凝集し、ベニヤとＷＦ／ＰＰが結合したままであることを示している。

低加工後の (a) WF/PP = 6/4 (対照)、(b) WF/PP = 6/4、および (c) WF/PP = 8/2 複合板の典型的な穿孔形状の画像。速度衝撃試験。

３つの組成物の衝撃負荷時間の結果を図１〜図４に示す。 テストの初期段階 (継続時間約 2 秒) では、負荷は時間と直線関係で急速に増加しました。 対照サンプルとベニヤサンプルの両方が、3 つの組成すべてにわたってこの関係を示しました。 約 2 秒後に木製ベニヤが突き破られると、荷重はわずかに減少しました。 その後すぐに、WF/PP複合コアとの接触により抵抗が増加しました。 試験のこの段階では、ベニヤで覆われた試験片は対照と同様の挙動を示しました。 対照グループとベニヤ貼りグループは、WF/PP = 6/4 の試験片でほぼ同時に、ほぼ同じ適用力で衝撃荷重のピークに達しました。 図 7 の界面断面形態と図 6 の装飾複合材の界面接着強度を合わせて考慮すると、WF/PP = 6/ の場合、木製ベニヤは複合板貫通抵抗を強化できなかったようです。 ４．ベースボード表面とベニヤとの接着強度が弱いためである。 ただし、装飾複合材の衝撃負荷ピーク力は、WF/PP = 7/3 および WF/PP = 8/2 の試験片を使用した対照グループのピーク力よりも高かった。 これは、WF/PP コアと木製ベニヤの間の界面接着強度によるもので、このテストではベニヤパネルがパネル全体として動作するのに十分でした。 このことは、突き板の浸透性向上効果が界面接着強度に強く影響されていることを示唆している。

WF/PP = 6/4 試験片の低速衝撃荷重時間曲線。

WF/PP = 7/3 試験片の低速衝撃荷重時間曲線。

WF/PP = 8/2 試験片の低速衝撃荷重時間曲線。

図１、２に示すように。 図 18、19、20 に示すように、弾性仕事はエネルギー吸収の初期段階で決定的な役割を果たします。 塑性変形作用と亀裂の伝播は、材料が大幅に破壊し始める前に、さらにエネルギーをわずかに吸収します。 衝撃亀裂が成長すると、最終的には衝撃領域の材料が瞬時に破壊されます。 この瞬間、エネルギーが急激に上昇します。 インパクトヘッドが複合基板全体を貫通すると、エネルギー曲線は横ばいになる傾向があります。

WF/PP = 6/4 試験片のドロップハンマーひずみエネルギー時間曲線。

WF/PP = 7/3 試験片のドロップハンマーひずみエネルギー-時間曲線。

WF/PP = 8/2 試験片のドロップハンマーひずみエネルギー時間曲線。

加飾WF/PP複合板を突き破るひずみエネルギーは対照群より高かった。 これは、単板が WF/PP 複合板に比べて柔らかいため、ひずみエネルギーの一部が単板に吸収されたためです。 弾性接着剤層も歪みエネルギーの一部を吸収します。 一方、木製ベニヤは複合板全体を強化し、より高いエネルギー吸収をもたらしました。 WF/PP = 8/2 ベニヤ試験片の界面結合強度が最も高く、WF/PP = 6/4 ベニヤ試験片が最も低かった。 ただし、このテストでは、WF/PP = 7/3 および WF/PP = 8/2 のベニヤ複合材は両方とも、WF/PP = 6/4 のベニヤ複合材よりも 1 ジュール多いエネルギーを吸収するようでした。

CPPを結合層として使用した単板WF/PP複合材の表面結合強度は1.2MPaを超えました。 WF/PP 中の木繊維含有量が増加するにつれて、木製ベニヤと WF/PP 複合材の間の接着強度も増加しました。 CPP と WF/PP の間の境界も閉じる傾向にありました。

木製ベニヤは複合材の引張強度を高めました。 複合材の外側の木製ベニヤも引張弾性率を高めました。

曲げ強度と弾性率は両方とも木製ベニヤによって強化されました。 曲げ特性は、木製ベニヤ、CPP 層、WF/PP 複合コア間の界面の強度にも影響されました。

低速衝撃試験および進行性貫入試験の結果は、WF/PP ベースボードの木質繊維含有量が高く、表面接着強度が高いほど、それぞれ耐衝撃性とエネルギー吸収性が向上することを示しました。

CPPを接着剤として使用した木化粧合板WF/PP複合板は、高い機械的特性と優雅な外観を有しており、屋内の床やその他の屋内家具の材料として適しています。

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この研究は、中国国家自然科学財団から資金提供を受けました (助成金番号 31901243)。

台州大学芸術デザイン学部、台州市、318000、中華人民共和国

イーナン・リウ、フェン・チェン、Xiaohui Ni、Xinghua Xia

マレーシア クランタン大学創造技術遺産学部、16100、クランタン、マレーシア

夏星華

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YLとFCは実験を計画しました。 YL、FC、XN は実験を実施しました。 YLは実験結果を分析した。 FC は配列データを分析し、分析ツールを開発しました。 XN は機械的特性試験を支援しました。 YL、FC、XNが原稿を書きました。 著者全員が原稿をレビューしました。

フェン・チェンへの対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Liu, Y.、Chen, F.、Ni, X. 他塩素化ポリプロピレンで組み立てられたベニヤ木繊維/ポリプロピレン複合材の機械的特性に対する補強の影響。 Sci Rep 12、14007 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-17777-w

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受信日: 2022 年 4 月 24 日

受理日: 2022 年 7 月 30 日

公開日: 2022 年 8 月 17 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17777-w

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