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Properties of extruded wood-plastic composites based on refiner wood fibres (TMP fibres) and hemp fibres

机译：基于精制木纤维（TMP纤维）和麻纤维的挤出木塑复合材料的性能

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At present, wood particles (wood flour) with a low aspect ratio are mostly used as fillers in wood-plastic composites (WPC). Reinforcement of WPC and improved strength properties may be achieved by using real wood fibres with a high aspect ratio. WPC based on 70% (wt.) refiner (TMP) wood fibres and mechanically processed hemp fibres were extruded in a two-step process. Eleven compounds based on the two natural fibre types were prepared using a thermokinetic mixer and extruded in a conical, counter-rotating twin-screw extruder. Additional formulation components were polypropylene fibres, maleic anhydride-modified polypropylene (MAPP) and lubricant. It was determined that compounding in a thermokinetic mixer is a useful step for processing of WPC with refiner and hemp fibres as little fibre damage occurred. However, during extrusion, both natural fibre types were severely shortened due to strong shear forces, and homogeneous dispersion of fibres in the matrix was not achieved. WPC based on hemp fibres displayed the best strength properties of the formulations tested. Current extruder screw and die configurations need to be modified to achieve improved fibre reinforcement and to create new, structurally demanding applications for WPC.rnUsing dynamic mechanical analysis, fibre-matrix adhesion of WPC was investigated, and activation energies for glass transition of selected formulations were calculated. Activation energy for formulations containing MAPP wasrnhigher than for WPC without MAPP. This indicates that better fibre-matrix adhesion was achieved in formulations with MAPP.%Zurzeit werden überwiegend Holzpartikel (Holzmehl) mit einem niedrigen Schlankheitsgrad als Füllstoff in Holz-Polymer-Werkstoffen (Wood-Plastic Composites, WPC) verwendet. Eine Verst?rkung von WPC und verbesserte Festigkeitseigenschaften k?nnten durch die Verwendung echter Holzfasern mit einem hohen Schlankheitsgrad erreicht werden. WPC auf Basis von 70 Gew.% Refiner- (TMP-) Fasern und mechanisch aufgeschlossenen Hanffasern wurden in einem zweistufigen Prozess extrudiert. Elf Compounds, basierend auf den beiden Naturfasertypen, wurden mit einem Heizmischer hergestellt und auf einem konischen, gegenl?ufigen Doppelschneckenextruder weiterverarbeitet. Die weiteren Komponenten in den WPC-Formulierungen waren Polypropylenfasern, maleins?ureanhydrid-modifiziertes Polypropylen (MAPP) und Gleitmittel. Es wurde festgestellt, dass die Com-poundierung im Heizmischer eine sinnvolle Methode zur Verarbeitung von WPC mit Refinerfasern und Hanffasern darstellt, da hierbei wenig Fasersch?digung auftrat. Jedoch wurden beide Naturfasern aufgrund der starken Scherkr?fte w?hrend der Extrusion deutlich verkürzt, und eine homogene Verteilung der Fasern in der Matrix wurde nicht erreicht. WPC auf Basis von Hanffasern wiesen die besten Festigkeitseigenschaften unter den getesteten Formulierungen auf. Das Design der Extruderschnecken und Werkzeuge sollte modifiziert werden, um eine verbesserteFaserverst?rkung zu erzielen und um neue Anwendungen für WPC im konstruktiven Bereich zu erm?glichen.rnMit Hilfe der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) wurde die Faser-Matrix-Haftung der WPC untersucht, und die Aktivierungsenergien für den Glasübergang ausgew?hlter Formulierungen wurden berechnet. Die Aktivierungsenergie für Formulierungen mit MAPP war h?her als für WPC ohne MAPP. Dies deutet darauf hin, dass bessere Faser-Matrix-Haftung in Formulierungen mit MAPP erzielt wurde.
机译：目前，低纵横比的木材颗粒（木粉）主要用作木塑复合材料（WPC）的填料。通过使用具有高长宽比的实木纤维可以增强WPC并增强强度性能。基于70％（wt。）精炼机（TMP）木纤维和机械加工的大麻纤维的WPC分两步挤出。使用热动力学混合器制备基于两种天然纤维类型的11种化合物，并在锥形，反向旋转的双螺杆挤出机中挤出。其他配方成分是聚丙烯纤维，马来酸酐改性的聚丙烯（MAPP）和润滑剂。已确定在热动力学混合器中进行混料是用精制纤维和大麻纤维处理WPC的有用步骤，因为几乎不会发生纤维损坏。然而，在挤出过程中，两种天然纤维类型由于强烈的剪切力而严重缩短，并且不能实现纤维在基体中的均匀分散。基于大麻纤维的WPC表现出所测试配方的最佳强度性能。需要对当前的挤出机螺杆和模具配置进行修改，以实现更好的纤维增强性能，并为WPC创建新的，结构上要求苛刻的应用。使用动态力学分析，研究了WPC的纤维-基体粘合力，并研究了所选配方的玻璃化转变所需的活化能。计算。含MAPP的配方的活化能比不含MAPP的WPC高。这表明在使用MAPP的配方中可以实现更好的纤维基质粘合。％Hurzit werdenüberwiegendHolzpartikel（Holzmehl）和Einem niedrigen Schlankheitsgrad alsFüllstoff在Holz-Polymer-Werkstoffen（Wood-Plastic Composites，WPC）verwendet中。 Eine Verst？rkung von WPC和verbesserte Festigkeitseigenschaften k？nnten durch die Verwendung echter Holzfasern mit einem hohen Schlankheitsgrad erreicht werden。 WPC基础油含量为70％的精炼机（TMP-）的制造商和机械制造商Einem Zweistufigen的挤出粉体。 Elf Compounds，basierend auf den beiden Naturfasertypen，Wurden mit einem Heizmischer hergestellt和auf einem konischen，gegenl？ufigen Doppelschnecken挤出机weiterverarbeitet。 WPC-Formulierungen中的Weiteren Komponenten会警告使用聚丙烯酰胺，顺丁烯二酰脲醛改性聚丙烯酸酯（MAPP）和Gleitmittel。埃斯·沃德·福斯特斯特尔（Es wurde festgestellt），世界和平与创新委员会（WPC mit Refinerfasern und Hanffasern darstellt）以及世界经济研究基金会（Wigig Fasersch？digung auftrat）。 Jedoch wurden beide Naturfasern aufgrund der出演了Scherkr？fte w？hrend der挤出的产品，以及均质的Verteilung der Fasern在Matrix wurde nicht erreicht。 WPC auf基础的基础上获得了最佳形式的保护。数据处理与数据处理的统一设计和维护，以及WPC上的WPC应用程序在Matrix上的应用在这样的情况下，不再需要在格拉斯伯格山上的建筑？ MAPP战争结束后，MAPP战争开始了。 MAPP erzielt wurde的Dies deutet darauf hin和dass bessere Faser-Matrix-Haftung。

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  • 来源
    《Holz als Roh- und Werkstoff》 |2010年第2期|p.219-231|共13页
  • 作者

    Anke Schirp; Jan Stender;

  • 作者单位

    Fraunhofer-Institute for Wood Research (Wilhelm-Klauditz-Institute, WKI), Verfahrenstechnik Holzwerkstoffe (Technology of Wood-based Panels), Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig, Germany;

    Fraunhofer-Institute for Wood Research (Wilhelm-Klauditz-Institute, WKI), Verfahrenstechnik Holzwerkstoffe (Technology of Wood-based Panels), Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
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