Screw holding performance in WPC composites

• Autorzy: Borysiuk Piotr , Auriga Alicja , Auriga Radosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.2331

Warianty tytułu

PL

Zdolność utrzymania wkrętów w kompozytach WPC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Screw holding performance in WPC composites. In this research effort, the impact of fillers’ composition on wood-plastic composites (WPC) made of poly (lactic acid) PLA was tested. The composites varied in filler type (bark, sawdust) and its content in the boards (40, 50, 60%). The composites were manufactured in a two-stage process consisting of extrusion and flat pressing. Analogically prepared HDPE boards were a reference. Composites were tested for density, density profile, and screw-holding ability. Boards based on PLA performed better screw-holding ability than HDPE. The greatest influence was exerted by the share of matrix/filler. An increase in the content of lignocellulosic particles from 40 to 60% (regardless of the type of matrix: PLA or HDPE) generally reduced screw-holding ability. The type of filler (sawdust, bark) was almost 3 times more important in the case of HDPE boards compared to PLA boards.

PL

Zdolność utrzymania wkrętów w kompozytach WPC. W ramach niniejszych badań określono wpływ dodatku napełniacza (kory lub trocin) do matrycy z PLA na zdolność utrzymania wkrętów przez kompozyty WPC. W celu porównania wykonano analogiczne kompozyty WPC na bazie matrycy z polietylenu (HDPE). Zastosowano 3 poziomy napełnienia kompozytów przy dwóch rodzajach oraz dwóch stopniach rozdrobnienia napełniaczy. Kompozyty wytwarzano dwuetapowo metodą wytłaczania i prasowania płaskiego. Dla wytworzonych kompozytów zbadano gęstość, profil gęstości oraz zdolność utrzymania wkrętów. Badania wykazały, że płyty kompozytowe na bazie PLA charakteryzują się na ogół większą zdolnością utrzymywania wkrętów w porównaniu do analogicznych płyt kompozytowych na bazie HDPE. Ponadto największy wpływ na zdolność utrzymywania wkrętów wykazuje udział matrycy/napełniacz. Przy czym wzrost zawartości cząstek lignocelulozowych z 40 do 60% (niezależnie od rodzaju matrycy: PLA czy HDPE) wpływa na ogół na spadek zdolności utrzymywania wkrętów. Rodzaj wypełniacza (trociny, kora) odgrywa prawie 3-krotnie większe znaczenie w przypadku płyt wytworzonych na bazie HDPE w porównaniu do płyt wytworzonych na bazie PLA.

Słowa kluczowe

EN

WPC; screw holding; PLA; mechanical properties

PL

kompozyty WPC; płyty kompozytowe; wkręty

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2021
• Tom: No. 113
• Strony: 43--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., tab.

Twórcy

autor

Borysiuk Piotr

• Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

autor

Auriga Alicja

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Faculty of Environmental Management and Agriculture, ul. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, Poland

autor

Auriga Radosław

• Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. ANDRZEJEWSKI J., SZOSTAK M., BARCZEWSKI M., ŁUCZAK P., 2019: Cork-wood hybrid filler system for polypropylene and poly(lactic acid) based injection molded composites. Structure evaluation and mechanical performance. Composites Part B: Engineering, 163:655-668. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.109.
• 2. ASHORI A., NOURBAKHSH A., 2009: Characteristics of wood–fiber plastic composites made of recycled materials. Waste Management, 29, 1291-1295.
• 3. BORYSIUK P., AURIGA R., KOŚKA P., 2019: Influence of the filler on the density profile of wood polymer composites. Annals of Warsaw University of Life Sciences -SGGW. Forestry and Wood Technology, 106/2019, 31-3.
• 4. BORYSIUK P., BORUSZEWSKI P., AURIGA R., DANECKI L., AURIGA A., RYBAK K., NOWACKA M., 2021: Influence of a bark-filler on the properties of PLA biocomposites. Journal of Materials Science, https://doi.org/10.1007/s10853-021-05901-6.
• 5. BORYSIUK P., BORUSZEWSKI P., MAMIŃSKI M., 2011: Determination of withdrawal capacity of screws in thermoplastic bonded particleboard. Materiały z XX International Symposium: „Adhesives in Woodworking industry”, Zvolen, 29-01 June/July 2011 r, 191-195.
• 6. CARROLL D. R., STONE R. B., SIRIGNANO A. M., SAINDON R. M., GOSE S. C., FRIEDMAN M. A., 2001: Structural properties of recycled plastic: sawdust lumber decking planks. Resources, Conservation and Recycling, 31, 241-251.
• 7. CHAHARMAHALI M., TAJVIDI M., NAJAFI S. K., 2008: Mechanical properties of wood plastic composite panels made from waste fiberboard and particleboard. Polymer Composites DOI 10.1002/pc.20434, 606-610.
• 8. CHOW P., NAKAYAMA F. S., YOUNGQUIST J. A., MUEHL J. H., KRZYSIK A. M., 2002: Durability of Wood/Plastic Composites Made From Parthenium species. Artykuł na 33rd Annual Meeting Cardiff, Wales 12-17 May, http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf2002/chow02a.pdf.
• 9. EN 320: 2011 Particleboards and fibreboards - determination of resistance to axial withdrawal of screws.
• 10. EN 323: 1999 Wood-based panels - determination of density.
• 11. ESPERT A., VILAPLANA F., KARLSSON S., 2004: Comparison of water absorption in natural cellulosic fibres from wood and one-year crops in polypropylene composites and its influence on their mechanical properties. Composites: Part A, 35, 1267-1276.
• 12. FALK R. H., VOS D., CRAMER S. M., ENGLISH B. W., 2001: Performance of fasteners in wood flour-thermoplastic composite panels. Forest Products Journal, 51 (1), 55-61.
• 13. FARAH S., ANDERSON D. G., LANGER R., 2016: PHYSICAL and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications — A comprehensive review. Advanced Drug Delivery Reviews 107, 367-392 https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012.
• 14. FUENTES TALAVERA F. J., SILVA GUZMÁN J. A., RICHTER H. G., DUEÑAS R. S., QUIRARTE J. R., 2007: Effect of production variables on bending properties, water absorption and thickness swelling of bagasse/plastic composite boards. Industrial Crops and Products, 26, 1-7 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2006.12.014.
• 15. GOZDECKI C., KOCISZEWSKI M., 2008: Study of the screw withdrawal capacity in wood-polymer composites exposed to the accelerated ageing process. Annals of Warsaw University of Life Sciences, Forestry and Wood Technology, 65, 84-87.
• 16. GOZDECKI C., KOCISZEWSKI M., MIROWSKI J., WILCZYŃSKI A., ZAJCHOWSKI S., 2009: Effect of wood bark on wood-plastic composite properties. Annals of Warsaw University of Life Sciences, Forestry and Wood Technology, 68, 278-28251.
• 17. GOZDECKI C., KOCISZEWSKI M., WILCZYŃSKI A., MIROWSKI J., 2010: Effect of wood bark content on mechanical properties of wood-polyethylene composite. Annals of Warsaw University of Life Sciences, Forestry and Wood Technology, 71, 203-206.
• 18. GOZDECKI C., KOCISZEWSKI M., WILCZYŃSKI A., ZAJCHOWSKI S., 2011: The possibility of using wood dust for manufacturing wood-plastic composites. XX International Symposium: „Adhesives in Woodworking industry”, Zborník referátov, Zvolen, 29-01 June/July, 86-91.
• 19. GOZDECKI C., KOCISZEWSKI M., ZAJCHOWSKI S., PATUSZYŃSKI K., 2005: Wood-based panels as filler of wood-plastic composites. Annals of Warsaw Agricultural University, Forestry and Wood Technology, 56, 255.
• 20. GURUNATHAN T., MOHANTY S., NAYAK S.K., 2015: A review of the recent developments in biocomposites based on natural fibres and their application perspectives. Composites: Part A 77 (2015) 1–25. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.06.007.
• 21. HARPER, D. P. AND EBERHARDT, T. L. (2010). “Evaluation of micron-sized wood and bark particles as filler in thermoplastic composites,” 10th International Conference on Wood & Biofiber Plastic Composites. Madison, WI: Forest Prod. Soc., 248-252.
• 22. HIETALA M., NIINIMÄKI J., OKSMAN K., 2011: Processing of wood chip-plastic composites: effect on wood particle size, microstructure and mechanical properties. Plastics, Rubber and Composites, 40 (2), 49-56. DOI: 10.1179/174328911X12988622800855.
• 23. KLYSOV A. A., 2007: Wood-Plastic Composites. Wiley-Interscience, 728p., ISBN-13: 978-0470148914.
• 24. KOCISZEWSKI M., GOZDECKI C., ZAJCHOWSKI S., MIROWSKI J., 2007: Screw withdrawal strength of WPC made by injection moulding method. Annals of Warsaw University of Life Sciences, Forestry and Wood Technology, 61, 336-339.
• 25. KUCIEL S., LIBER-KNEĆ A., MIKUŁA J., KUŹNIAR P., KORNIEJENKO K., ŻMUDKA S., ŁAGAN S., RYSZKOWSKA J., GAJEWSKI J., SAŁASIŃSKA K., TOMASZEWSKA J., ZAJCHOWSKI S., 2010: Kompozyty polimerowe na osnowie recyklatów z włóknami naturalnymi. Praca pod redakcją S. Kuciela, Politechnika Krakowska, Kraków.
• 26. LEE S.-H., WANG S., 2006: Biodegradable polymers/bamboo fiber biocomposite with bio-based coupling agent. Composites: Part A, 37, 80-91 https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.04.015.
• 27. LI B., ZHENG Y., PAN Z., HARTSOUGH B., 2009: Improved properties of medium-density particleboard manufactured from saline Creeping Wild Rye and HDPE plastic. Industrial Crops and Products, 30, 65-71.
• 28. MADHOUSHI M., NADALIZADEH H., ANSELL M. P., 2009: Withdrawal strength of fasteners in rice straw fibre-thermoplastic composites under dry and wet conditions. Polymer Testing, 28, 301-306.
• 29. MARKARIAN J., 2008: Biopolymers present new market opportunities for additives in packaging. Plastics, Additives and Compounding; 10(3):22–25. https://doi.org/10.1016/S1464-391X(08)70091-6.
• 30. MARKIEWICZ E., BORYSIAK S., PAUKSZTA D., 2009: Polypropylene-lignocellulosic material composites as promising sound absorbing materiale. Polimery, 54 (6), 430-435.
• 31. MYERS G. E., CLEMONS C. M., 1993: Wastepaper fiber in plastic composites made by melt blending: demonstration of commercial feasibility. Final Report for Solid Waste Reduction and Recycling Demonstration Grant Program, Project No 91-5, Wisconsin Department of Natural Resources. Forest Products Laboratory Madison WI USA52.
• 32. NOURBAKHSH A., ASHORI A., 2009: Wood plastic composites from agro-waste materials: Analysis of mechanical properties. Bioresource Technology, doi:10.1016/j.biortech.2009.11.040.
• 33. PARTANEN A, CARUS M., 2019: Biocomposites, find the real alternative to plastic – An examination of biocomposites in the market. Reinforced Plastics 63(6), 317-321 https://doi.org/10.1016/j.repl.2019.04.065.
• 34. RASHDI A. A. AB., SAPUAN S. M., AHMAD M. M. H. M., ABDAN K. BT., 2009: Review of kenaf fiber reinforced polymer composites. Polimery, 54 (11-12), 777-780.
• 35. SAFDARI V., KHODADADI H., HOSSEINIHASHEMI S. K., GANJIAN E., 2011: The effects of poplar bark and wood content on the mechanical properties of wood-polypropylene composites. BioResources 6(4), 5180-5192.
• 36. SCHRIP A., STENDER J., 2010: Properties of extruded wood-plastic composites based on refiner wood fibres (TMP fibres) and hemp fibres. European Journal of Wood and Wood Products, 68, 219-231.
• 37. YEMELE, M. C. N., KOUBAA, A., CLOUTIER, A., SOULOUNGANGA, P., WOLCOTT M. (2010). “Effect of bark fiber content and size on the mechanical properties of bark/HDPE composites,” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 41(1), 131-137. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2009.06.005.
• 38. ZBIEĆ M., BORYSIUK P., MAZUREK A., 2010: Polyethylene bonded composite chipboard. Part 2 Machining tests. Materiały z 7th International Science Conference: „Chip and Chipless Woodworking Processes”, Zborník referátov, Hotel Boboty, Terchová, 9-11 September 2010 r, 237-242.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).