塑木材料綜合性能優(yōu)異,戶外建筑及景觀使用的塑木品種越來越多、數(shù)量越來越大。隨著制造技術(shù)和工藝的不斷進步,產(chǎn)品外觀質(zhì)量提高很大。但有許多塑木企業(yè),甚至不少品牌大企業(yè),由于缺乏針對性研究,材料設(shè)計存在著先天缺陷。這些缺陷往往要在建成二、三年之后才逐漸暴露問題,此時再來解決問題,已經(jīng)為時已晚。在追蹤問題時,材料設(shè)計缺陷往往難以查出。戶外塑木建筑及景在使用一段時間后,有些尺度較長的塑木會出現(xiàn)逐漸彎曲、下垂等變形現(xiàn)象,這是目前戶外塑木建筑及景觀中常見的缺陷。塑木材料由建成時漂亮的直線型,在經(jīng)過幾個寒暑后逐漸彎曲變形。
溫度應(yīng)力及蠕變
夏季氣溫升高,塑木材料產(chǎn)生熱膨脹。較長的塑木熱膨脹較大,由于兩端被固定,所受溫度應(yīng)力也大(應(yīng)力和膨脹變形成正比),當(dāng)膨脹達到一定值后,塑木發(fā)生失穩(wěn)而彎曲變形并隨熱膨脹增加彎曲度(彎曲變形)增加。若安裝施工在高溫季節(jié),因和最高溫度的溫差小,基本不發(fā)生因熱膨脹而彎曲變形的情況。但在低溫季節(jié),塑木的韌性和強度隨溫度下降;由于兩端被固定,塑木因降溫收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力達到最大值,往往導(dǎo)致固定處破壞。
吸水膨脹蠕變
降雨時節(jié),塑木吸水膨脹,塑木材料產(chǎn)生微量蠕變伸長,不可恢復(fù);并隨干濕交替周期,周期性產(chǎn)生蠕變伸長并疊加。隨著塑木內(nèi)部木質(zhì)達到可能的吸水膨脹極限及高分子材料的約束力的作用,吸水膨脹蠕變伸長的增量逐漸減小到零,達到蠕變極限。塑木材料蠕變是溫度應(yīng)力蠕變疊加和吸水膨脹蠕變的綜合結(jié)果較長塑木兩端被固定約束時,隨著塑木材料各種蠕變的疊加,在建成時漂亮的直線型材料,逐漸出現(xiàn)明顯的彎曲 ;并在若干寒暑交替。
塑木材料的變形的設(shè)計解決方案
塑木材料中高分子基的吸濕很小,植物纖維吸濕性大 ;有效地處理植物纖維極大地減小吸濕性非常重要。塑木材料在配方設(shè)計和工藝設(shè)計時,必須盡可能地降低塑木材料的吸水性,并最終以嚴格的吸水率作為質(zhì)量指標(biāo)考核;溫度應(yīng)力及蠕變是材料自身特點所確定的,必須從高分子材料本身找出改善方案??刂撇⒔档退苣静牧系木€膨脹系數(shù)可以有效地控制并降低溫度應(yīng)力。
另外,改善戶外塑木建筑及景觀通常采用耐自然老化性能優(yōu)異的無機系色料,以保證著色的耐久性。粉化褪色現(xiàn)象之所以時常發(fā)生,一是塑木表面層高分子老化,二是經(jīng)常有pH值較小的雨水(俗稱酸雨)對無機系色料的侵蝕。在塑木性能設(shè)計上,往往抗老化助劑是平均分布的。老化實際上由外而內(nèi)逐漸發(fā)展的,因此提高塑木表面層的耐老化性能是解決表面粉化褪色重要路徑;同時在色料配方上要增強抗酸雨的能力。
戶外建筑及景觀的塑木高檔品設(shè)計思想上,塑木型材由均一型復(fù)合材料提升為雙層功能性復(fù)合材料,通過技術(shù)、工藝、裝備提升和適當(dāng)?shù)某杀驹黾?,提出雙層區(qū)分解決方案,有益于技術(shù)難點的克服,從而得到高品質(zhì)、高美觀、高性能、長壽命的高檔塑木型材。PVC/PVC雙層塑木塑木型材由均一型復(fù)合材料提升為PVC基表面層/PVC基底芯層雙層復(fù)合材料,采用雙機共擠出生產(chǎn)。其中PVC基表面層著重解決表面美觀,提升壽命等;PVC基底芯層著重解決尺寸穩(wěn)定性、物理機械性能,優(yōu)化成本。
總之,據(jù)研究PVC有更好的抗蠕變性能,更適合作為戶外用塑木材料的樹脂基;戶外塑木生產(chǎn)企業(yè)的內(nèi)控企標(biāo)在吸水率、吸水膨脹率、尺寸變化率等指標(biāo)應(yīng)比照國標(biāo)、行標(biāo)提高25% 以上,才能更好地滿足戶外建筑及景觀的使用要求;為了有效控制戶外建筑及景觀塑木產(chǎn)品的蠕變量,戶外塑木產(chǎn)品應(yīng)對線膨脹系數(shù)加以檢測和控制。在戶外建筑及景觀中盡量減少采用兩端強約束的大尺度塑木結(jié)構(gòu)。