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木塑基本知识
1460    2015-09-09 09:46:34    
一、木塑的定义:
江苏凡新科技有限公司 业务部
  木塑复合材料(简称WPC)是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料,指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,代替通常的树脂胶粘剂,与木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料,再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺,生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装,室内外装饰等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材,称之为挤压木塑复合板材。

二、木塑产品的市场前景:

  美国的一家咨询公司2003年的一项研究表明,北美和西欧市场上共有六亿公斤的木塑复合材料需求量,而北美占有总需求量的85%。地板、扶手、门窗等建筑材料占有北美木塑材料需求量的80%。在北美地区,其它的主要市场应用有地面铺设(木板路和平台)、车用部件(车用仪表板和备用轮胎罩)和工业和民用消费品(餐桌、公园长椅和垫板)。在西欧同样的调查表明车用材料占到了木塑复合材料需求量的一半以上,而建筑用材料占有30%的市场。木塑复合材料在北美和西欧预计到2010年的年增长量分别为14%和18%。 
  木塑复合材料在亚洲同样受到欢迎,尤其是在日本,木塑材料在平台、地板、墙壁和室内家具等方面的应用越来越普及。我国是一个木材资源贫乏的国家,森林覆盖率为12.7%,只相当于世界森林覆盖率的61.3%,人均森林蓄积量为10m3,人均森林蓄积量只有世界人均蓄积量的12.5%,人均木材消耗水平不足0.05m3/年,低于世界平均值的22%。为此,我国每年要进口大约1000万m3的木材,加上长期不合理的开发利用,森林面积正以惊人的速度下降,可利用的木材资源日趋减少。在森林资源总消耗量大于总生长量的局面越来越严重的同时,森林质量逐年下降,尤其是天然林和成、过熟林的蓄积量急剧减少,可采资源已濒于枯竭,资源危机明显加剧。据统计,全国每年有756×104hm2的有林地逆转为无林地、疏林地或灌木林地,44×104hm2的有林地变为非林业用地,情况非常严峻。在这种情况下,如何充分有效地利用有限的木材资源,保护环境,服务于社会,已成为迫切需要解决的问题。木塑复合材料正是在这样的情况下诞生的,由于它是环保型材料,因此,它的出现将会为废旧木材和塑料的有效合理利用找到新的途径。尽管目前用量不大,但可以相信用木塑复合材料替代PVC和其他塑料制品,会像以前塑料制品替代木制品一样快速地增长。 
  由于木塑复合材料具有比单纯的木材和塑料无法比拟的诸多优点,已受到国内外的广泛关注。该材料是绿色环保材料,可以回收利用低成本的废旧木材和塑料,用此技术生产出来的木塑复合材料可用作替代木材使用,可有力地缓解我国因森林资源贫乏而木材供应紧缺的矛盾。木塑复合材料生产技术既符合国家经济形势发展的需要,也符合国家的产业政策,而且产品使用范围广。因此,可以相信木塑复合材料是一种极具发展前途的材料,也是一项有生命力有市场开发前景的创新技术,具有广阔的市场前景和良好的经济效益和社会效益。
三、木塑产品的主要特点:

  木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维,决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。

1) 良好的加工性能

  木塑复合材料内含塑料和纤维,因此,具有同木材相类似的加工性能,可锯、可钉、可刨,使用木工器具即可完成,且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍,是刨花板的5倍。

2) 良好的强度性能

  木塑复合材料内含塑料,因而具有较好的弹性模量。此外,由于内含纤维并经与塑料充分混合,因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能,并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高,一般是木材的2—5倍。

3) 具有耐水、耐腐性能,使用寿命长

  木塑材料及其产品与木材相比,可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀,并且不繁殖细菌,不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长,可达50年以上。

4) 优良的可调整性能

  通过助剂,塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变,从而改变木塑材料的密度、强度等特性,还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。

5) 具有紫外线光稳定性、着色性良好。

6) 其最大优点就是变废为宝,并可100%回收再生产。可以分解,不会造成“白色污染”,是真正的绿色环保产品。

7) 原料来源广泛

  生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯,木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维,另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。

8) 可以根据需要,制成任意形状和尺寸大小

  木塑复合材料的缺点是:韧性低于母体塑料,加工设备、下游装置、模具均需作相应调整和改造。

四、木塑产品的主要工艺:
  就现有的技术而言,木塑制品的成型加工包括几种形式:挤出成型、压延成型、注射成型、压制成型等。木塑复合材料的工艺流程基本如下: 
废旧塑料、锯末、秸杆等的破碎及粉碎 → 原材料的处理 → 木粉与塑料的混合处理 → 造粒 → 挤出 → 冷却定型 → 牵引 → 定长切割 → 成品。 
  由于采用不同的加工设备,具体工艺流程会有相应的变化。 
  在压延加工成型中,其过程分为两种:一种是将混合料放入挤出机中通过模具挤出板材后,再经辊压成型为不同尺寸、规格的板材;而另一种是将混合的物料在开炼机中经开炼、密炼后成片,粉碎后再挤出压延成片。目前,压延成型的方式在我国已有引进的国外生产设备。 
  在挤出成型加工中,其成型方式和设备与塑料加工中常用的型材、板材加工技术类似。方法为:将混合好的物料放入挤出机中,通过模具挤出不同形状的断面型材或板材。挤出机可分为单螺杆和双螺杆两种形式,根据不同情况可选用不同的挤出机。双螺杆挤出机由于其优异的加工性和产量较高,而越来越多地受到人们的欢迎。但双螺杆挤出机有一个较大的缺点,就是一次性投入的购置费大于单螺杆挤出机2~3倍以上。在成型加工中,模具的作用非常重要,也可以说在木塑加工技术中,除了配方技术外,模具是第二个关键技术。目前,可以说我国对木塑制品的成型用模具技术还处在开发试验阶段,尚有大量的研究工作需要去做。 
  在挤出加工中,从模具挤出的异型制品或板材需要冷却定型。通常,定型方式分为干式和湿式两种,还可以有水冷和风冷的形式。选择哪种定型形式,要看其所做制品的情况而定。如果木粉含量较高,在高于塑料比例的情况下,要选择干式定型及风冷形式,反之就选用湿式水。

  冷定型。但由于木塑技术是一种新型的加工成型技术,因此,几种形式的定型有时候需要互换交叉使用,这可视当时情况和自身技术而灵活选定。经过定型的产品(包括型材、板材)一般要经过一牵引装置,使其稳定连续地进行生产,这样就完成了全部挤出生产的过程。 
  在以上所涉及的木塑成型技术中,较为成熟的工艺路线主要有三种,大致遵循以下工艺流程路线,介绍如下: 
挤出成型工艺 
  由单螺杆或双螺杆挤出机挤出成型的工艺,可连续挤出任意需要长度的木塑制品。该工艺又可分为单机挤出和双机复合挤出,复合挤出的目的是在木塑制品的外表共挤出一层纯塑料表层,成为可在特殊场合使用的木塑制品(如在浴室、游泳馆等地使用起到防滑的作用)。 
热压成型工艺 
  该工艺可成型一定规格的不连续的塑木制品,加工工艺类似于密度板的成型工艺。 
挤压成型工艺 
  即挤出机和压延机联用的一种边挤出边压制的工艺。该工艺成型的制品主要是板材,板材长度要长于热压成型的板材的长度,而且挤压成型板材制品的综合性能要好于挤出工艺的板材制品。 
  目前可用于WPC成型的设备主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、压延机和压制等加工设备、模具,还需要一些辅助性设备,包括:粉碎机、空压机、制冷机和其他设备等。
五、木塑行业产品存在的一些问题:

  WPC用途广泛,价格便宜,但是要生产出各方面性能优异的产品却不太容易。主要原因是:(1)因含有大量的亲水性基团 — 羟基,植物纤维具有很强的极性,而常见树脂基体通常为非极性、不亲水的,故植物纤维和树脂基体间的相容性很差,界面粘结强度低,影响了WPC的机械性能;(2)由于羟基间可形成氢键,植物纤维之间有很强的相互作用,使得其在树脂基体中的分散极差,要达到均匀分散较为困难;(3)成型加工时植物填料易降解变色,不适合的配混和加工工艺会导致WPC的性能下降。所以生产WPC制品的关键技术是在保证植物纤维高填充量的前提下,如何确保WPC的高加工流动性,树脂与木粉之间的良好相容性,以达到最佳力学性能,最终用较低的生产成本生产出具有较高使用性能的WPC制品。 
  因此聚合物基WPC的生产需解决以下三个方面的问题:(1)原料的处理 — 以提高高分子材料与植物纤维之间的界面相容性为主要目的;(2)配方设计 — 以改善木塑成型物料的加工流动性为目的;(3)制品的成型设备及成型工艺 — 如何通过成型机械、成型模具的设计和设定合适的工艺条件(成型温度和压力),以保持稳定加料、进行有效脱挥、提高木粉在体系中共混分散、保证产品的性能为主要目的。 
  因此,木塑材料的加工难度大。目前国内实现工业化应用还有许多工作要做。另外,一些企业的加工设备、工艺技术等均达不到要求,产品档次上不去。随着应用领域的拓展,木塑材料生产工艺的改进、专用设备的开发及添加剂的选择,也需要进一步加强研究。 
  而标准问题也一直是木塑产业的发展之惑。不仅缺乏行业标准,国家标准更是无处找寻。如何界定木塑材料一直是行业的一大难题。另外,企业也希望国家能进一步加大扶持力度。在日本,每收集、使用1吨废旧塑料,国家补助5 万日元。目前,国务院已发布《发展循环经济的意见》以及《关于节约木材的规定》,但具体的支持政策还需尽快制订。 
  市场认知度不够。欧美等发达国家的木塑行业经历了20年,但国内的木塑行业从开发到制造出产品还不到10年,因此市场认知度低对于木塑行业来说是最大的困难。现在,木塑材料在我国的应用仍处于较为初级的阶段。这主要表现在:第一,企业数量太少,不能形成一定规模的产业集群和群体拉动效应。第二,全国总体生产能力不够,生产线配置不理想,成套产品尤其短缺。第三,多数木塑产品品质不高,且种类单一,不少产品尚属于粗笨、简单的低端材料,缺乏市场竞争力。第四,诸多相关研发机构、辅助厂商缺乏与企业的协调,不能相互提供支持。 
  从根本上看,还是技术工艺水平制约了木塑材料的发展。尽管早在2003年国家发改委就将木塑材料列入了“国家高技术产业化新材料专项项目”,但由于受种种原因的制约,导致木塑材料市场推广严重落后。 
  虽然,木塑复合材料还存在很多的问题,但它是一种前景看好的环保型材料,加工技术会日趋成熟和多样化,它将逐步替代PVC等塑料制品,其市场前景将是十分广阔的。
六、木塑产品的用途:

  木塑复合材料应用于包装行业主要是托盘、包装箱、集装器具等。仅以托盘为例,目前,北美地区托盘用量每年高达 2 亿多个;日本托盘用量每年约 600 万个;据预测,今后几年内我国木托盘的年平均使用量可能会突破 2000 万个。因而在国内外有很大的市场需求。

  木塑材料因具有耐潮、防虫蛀等特点,适用于仓储行业使用的货架铺板、枕木、铺梁、地板等。在我国,仓储行业应用木塑材料虽刚开始,但需求量却在迅速增加。 
  木塑材料制成的凉亭、座椅、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐的特点,而且寿命长、价格低;用木塑复合材料研发房屋、室外地板、复合管材、汽车内饰、电缆护管等产品已在国外开始起步。相信在不远的将来,木塑产品的应用领域仍将进一步扩大。 
  有关专家认为,随着木塑材料技术的不断发展,其发展趋势可能会在以下几方面突破:(1)原料选用向大范围方向发展,将回收的单组分废旧塑料(PE、PP、PVC、ABS 等)清洗后,加入特定的改性剂即可进行木塑产品的加工制造;(2)开发专用设备,加工方式由单一的螺杆挤出向其他传统塑料加工方向发展,由水冷成型向空气冷却成型发展,由单一挤出型材向复合共挤、包裹共挤方向发展;(3)革新加工工艺,引入发泡工艺技术,从高泡向低泡、微发泡方向发展;(4)产品由低附加值(如木塑托盘、仓储地板)向高档方向发展,进一步提质增效。

木塑材料的十大优点:

  (1)防水、防潮。根本解决了木质产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题,可以使用到传统木制品不能应用的环境中。

  (2)防虫、防白蚁,有效杜绝虫类骚扰,延长使用寿命。

  (3)多姿多彩,可供选择的颜色众多。既具有天然木质感和木质纹理,又可以根据自己的个性来定制需要的颜色

  (4)可塑性强,能非常简单的实现个性化造型,充分体现个性风格。

  (5)高环保性、无污染、无公害、可循环利用。产品不含苯物质,甲醛含量为0.2,低于EO级标准,为欧洲定级环保标准,可循环利用大大节约了木材使用量,适合可持续发展的国策,造福社会。

  (6)高防火性。能有效阻燃,防火等级达到B1级,遇火自熄,不产生任何有毒气体。

  (7)可加工性好,可订、可刨、可锯、可钻、表面可上漆。

  (8)安装简单,施工便捷,不需要繁杂的施工工艺,节省安装时间和费用。

  (9)不龟裂,不膨胀,不变形,不起毛刺,无需维修与养护,便于清洁,节省后期维修和保养费用。

  (10)吸音效果好,节能性好,使室内节能高达30%以上。

木塑的应用

  外墙挂板、装饰挂板、挂挂板、户外地板、木塑护栏、塑钢凉亭、园林护栏、阳台护栏、休闲长椅、花架、空调架、百叶窗、等等等。木塑材料应用灵活,可以用于装饰的各个部分
木塑与纯木比较优势:

★ 1、对环境友好:

使用再生材料(木粉与塑料)

不需要作防腐处理

  ★ 2、不需要日常维护,使用寿命比木材长 不吸湿、潮,不腐烂,防虫 ,不破裂、开裂、不变形,对冷、热环境不敏感 。

★ 3、外形美观。欧式和现代的结合,使您的感官更能得到满足。

★ 4、不起毛刺,可光脚在上面行走,无需担心扎到脚的刺痛。

★ 5、握钉力更强,是普通木材握定力的2-5倍。

  ★ 6、高环保性、无污染、无公害、可循环利用。产品不含苯物质,甲醛含量远低于EO级标准,为欧洲定级环保标准,可循环利用大大节约了木材使用量,适合可持续发展的国策,造福社会。

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