建筑、家装、交通等领域：热塑性复合材料vs胶合板:谁赢?

比利时EconCore公司的首席运营官Tomasz Czarnecki研究了复合材料在重量、可持续性和可回收性方面与胶合板和其他材料的对比。

随着气候变化和环境的挑战日益紧迫，制造商和工程公司正在寻找更具可持续性的革命性材料，这尤其适用于火车、卡车、公共汽车和汽车到建筑和休闲等一系列行业中使用的增强塑料面板。

市场上有许多“可持续”材料，每种材料都有其自身的优点和特定应用的适用性。但是，在评估它们的可持续性时，应该从它们的生产一直到寿命结束，同时考虑到以下因素:

一种日益流行的解决方案是夹芯板技术，由纤维增强复合材料表皮夹芯组成，与单片板相比，它具有优异的机械性能和减轻重量的优点。在各种类型的夹层芯中，蜂窝结构已被证明与泡沫等其他芯材相比具有最高的性能重量比，这就是为什么它是航空航天工业的首选结构。

似乎有了正确的生产技术，蜂窝——尤其是那些由热塑性材料制成的蜂窝——可以有足够的竞争力，以解决更实际和成本敏感的应用。

蜂窝复合材料夹层板是理想的运输箱在货运自行车

建筑及材料

蜂窝结构是由中空薄壁细胞组成的晶格，具有极高的面外压缩和剪切性能，同时具有低密度。

蜂窝夹层的面板通常由薄复合层压板组成，我们通过在聚丙烯基体中嵌入玻璃纤维单向带制成。蜂窝芯通常由聚丙烯热塑性树脂制成，至少在大批量和成本敏感的应用中是这样。这些面板具有显著的强度，但却比胶合板芯板轻60%。

热塑性蜂窝与胶合板相比还有一个重要的优势，因为它们能抵抗害虫:白蚁、木蚁、甲虫和其他害虫会侵蚀木材，造成广泛的破坏。但这并不是它们唯一的好处:制造商正在用轻质复合材料取代胶合板，部分原因是成本;在过去的一年里，胶合板的价格上涨了25%。

随着最近的创新，我们已经在一个完全连续的自动化过程中生产聚丙烯蜂窝板。这在生产成本和产品定价方面创造了巨大的优势。面板结合了聚丙烯基复合材料和蜂窝结构的优点，在非常低的重量下提供出色的抗弯刚度和冲击强度。

它们通常被用作平板，但由于热塑性成分，它们也可以被塑造成结构复杂的部件。

由于重量上的巨大差异，与胶合板相比，蜂窝板更容易运输和更便宜。它们还具有更好的声学性能，因为它们可以吸收中频及以上的声音。另一方面，胶合板几乎反射了所有的声波，使其在建筑物，特别是在工业中降低噪音方面无效。

蜂窝结构是一种坚固而轻便的平板替代方案

复合材料

在许多行业中，项目经理和工程师都发现复合材料是金属和木材等传统材料的绝佳替代品。

这主要是由于重量，但其他因素，如设计自由度，可成形性和其他性能也相关。但是整体复合材料与金属或木材相比，可能难以减轻重量。例如，为了在较低的重量下获得足够的刚度，热塑性复合料可能需要用加强肋进行过度模压，这也可能会造成成本损失。

以建筑业为例。制造商已经开发出专有的配方和制造技术，以定制大量住宅和商业建筑应用的高性能属性，包括翻新和新建项目。

目前，有广泛的树脂体系和纤维基质可供选择。这些材料用于不同的应用，但当涉及到建筑材料时，复合材料的成本竞争地位可能仍然受到挑战。在这些情况下，热塑性复合材料和蜂窝技术的结合是有意义的。

与金属或木板相比，热塑性复合材料表面的蜂窝板可以更坚固，但更轻。然后，即使复合材料相对昂贵，它们的质量和成本也减少了，因为在三明治结构中，只需要薄层的复合材料外壳，而聚丙烯蜂窝芯不仅是低密度的，而且是低成本的组件。使用夹心板方法，可以找到重量和成本的良好折衷方案。

聚丙烯

这可能是复合材料生产中最常见的材料之一。它的主要优点是机械性能好，成本低，密度相对较低，采用适当的自动化工艺生产时加工安全简单，易于回收，耐化学性好。

为了回收聚丙烯，需要将其收集、清洗并与其他塑料分离，然后将其切碎并重新挤压成颗粒，这些颗粒可以使用典型的热塑性塑料加工技术(包括挤压或注射成型)重新加工成新的部件。

胶合板

胶合板以前被认为是高度通用的，并且由于其强度，尺寸稳定性和可负担性而受到高度重视。它是由贴面板胶合而成的。

也许是因为它已经存在了很长时间——它最早是在19世纪中叶被开发出来的——它已经进入了许多不同的行业。它最初是由装饰性硬木制成的，特别是用于家具制作，但在20世纪，它也使用软木制成。

硬木胶合板通常由三到七层不同类型的木材粘合在一起，以获得坚固的表面效果。它们通常用于运动器材，家具，建筑结构和任何其他需要坚固框架的项目。

软木胶合板依赖于软木树木，如红木、雪松和松树。这使得它非常适合各种用途，如临时货架，地板，地板和护套。但是，它不具有任何防潮性，因此不适合室外使用。

船用胶合板带有防水外壳。虽然它仍然不是完全防水，但它可以适度地处理水分。

然而，在许多应用中，例如建筑或卡车面板，随着时间的推移，胶合板往往会由于暴露于潮湿而失去性能，翘曲或膨胀，这可能导致其变得不卫生或需要昂贵的维修。相比之下，热塑性蜂窝板具有防霉和防霉性，不易受昆虫侵扰。

热塑性夹层板，聚丙烯蜂窝芯和玻璃纤维/聚丙烯

可持续性

胶合板被认为是不可持续的。虽然它是由再生的天然材料制成的，但它含有甲醛或酚醛基胶水，将贴面层连接在一起。这种胶水使木材无法回收，甚至难以燃烧，因为它含有毒素。事实上，胶合板生产环境中甚至可能存在毒理学安全问题，因为胶合板可能致癌。

相比之下，蜂窝核心技术的成本效益和可持续版本的发展是由不断增长的需求和市场转向使用更多可回收材料引发的。聚丙烯蜂窝板是胶合板的更好替代品，因为它们高度可持续，重量轻，完全可回收。

与由玻璃纤维和热固性树脂制成的更常见的grp(不能回收利用)不同，聚丙烯复合材料中的玻璃纤维复合材料可以很容易地与蜂窝芯一起粉碎，重新形成颗粒状的短玻璃纤维聚丙烯化合物，可以顺利加工，例如通过注射成型使零件获得第二次生命，例如在汽车工业中。

处理

在复合材料成型工艺中，一些应用需要特定的成型技术来将面板整合到其生产中。但由于其材料的热塑性特性，蜂窝可以很容易地成型以适应特定的应用，即使是那些涉及通过压缩成型形成的复杂3D形状。由于显而易见的原因，胶合板是不可能做到这一点的。

蜂窝夹层材料可以由热塑性树脂连续生产，该树脂被挤压成薄膜，热成型并以全自动方式转化为蜂窝。在此过程中，表皮层压与蜂窝芯的生产过程相结合，从而一步完成夹层板的制作。这使得它非常具有成本效益。

它也很灵活，因为可以使用各种热塑性聚合物，尽管聚丙烯是最受欢迎的选择。这些蜂窝在细胞大小，密度和厚度上也有很大的变化，并且可以很容易地切割成所需形状，并进行表面加工。

应用

蜂窝复合材料广泛应用于许多行业，从航空航天、汽车、运输、家具到包装和物流。这种材料之所以得名，是因为它在视觉上与蜜蜂的蜂巢相似，而蜜蜂的蜂巢本身就是六边形片状结构的一个例子。

基于聚丙烯复合材料的易于回收的蜂窝板可以应用于各种应用，包括汽车内饰(如后备箱板和车身底板)，运输(卡车箱侧壁和车顶，休闲车组件)，大众运输(公共汽车地板)，工业包装(容器)，图形显示(广告牌)和建筑应用(混凝土浇筑和模板板，隔离墙，家具)。

蜂窝板是胶合板和肋结构等材料的绝佳替代品，因为它们易于切割和焊接，并且具有相同或通常更高的刚度、强度和冲击性能，同时保持重量轻。

这些特性为蜂窝复合材料夹层板开辟了新的应用领域，如货架、货运自行车或送货卡车上的运输箱和其他集装箱、建筑中的钉墙、户外家具甚至体育用品。

在对成本敏感的汽车应用中，客户非常欣赏热塑性夹层板的潜力，利用资源节约技术形成复杂的部件，从而实现聚丙烯蜂窝板的高度减重。

蜂窝夹心板也可以在家具和建筑行业取代胶合板。它们最大限度地减少了材料资源的使用，可以是一种非常实用和具有成本效益的材料，用于建造家具，包括户外使用的家具，以及厨房台面。

此文由中国复合材料工业协会编译，文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。