木塑復(fù)合材料定義及市場(chǎng)淺析

                  （ 劉濤 上海匯精亞納米新材料有限公司  201499）

木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites,WPC)是采用木纖維及其他粉體材料填充、增強(qiáng)，經(jīng)熱壓復(fù)合、熔融擠出等不同加工方式制成的改性熱塑性材料。其具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟?、抗彎曲等物理機(jī)械性能，并且其耐用性明顯優(yōu)于普通木質(zhì)材料。表面硬度高，一般是木材的2-5倍。近年隨全球資源日趨枯竭，社會(huì)環(huán)保意識(shí)日見(jiàn)高漲，對(duì)木材和石化產(chǎn)品應(yīng)用提出了更高要求。在這樣的背景下，木塑復(fù)合材料這種既能發(fā)揮材料中各組分的優(yōu)點(diǎn)，克服因木材強(qiáng)度低、變異性大及有機(jī)材料彈性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用廢棄的木材和塑料，減少環(huán)境污染。生產(chǎn)出的板材或型材主要用于建材、家具、物流包裝等行業(yè)。

   一： 木塑材料加工： 

聚合物中可以加入一些中空粉體材料-空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠，通過(guò)粉體中大量的結(jié)晶空洞，吸附劑可以捕捉產(chǎn)生異味的有機(jī)小分子。分子捕捉吸附劑已經(jīng)成功應(yīng)用于聚烯烴擠出管材、注射和擠出吹塑的器皿、隔絕包裝材料，擠出外包裝和密封材料。分子吸附粉體還可以作為除濕劑加入塑料中以除去其中的水氣。

不同尺寸和形狀的擠出制品增加了木塑復(fù)合材料的多樣性。 當(dāng)型材不要求具有連續(xù)片形結(jié)構(gòu)或者是部件具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，木塑型材可以是通過(guò)注射成型或者是模壓成型。加工者有時(shí)要面對(duì)木塑材料在加工過(guò)程中如何完全充模的問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，他們需要添加流動(dòng)性好的球形材料-空心微珠，以增加熔體的流動(dòng)性及降低密度。

 水氣會(huì)劣化復(fù)合材料的性能而且還有助于孳生微生物，因此在使用木填料之前一定要先除去水氣。加工成型之前木填料的要進(jìn)行干燥處理，一般要求處理后的水氣含量要低于1%。 木塑材料處理 需適當(dāng)添加偶聯(lián)劑來(lái)改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉與樹(shù)脂之間的界面親和力。

塑料基體也需要加入各種助劑來(lái)改善其加工性能及其制品的力學(xué)性能。如：加入一定比例的增強(qiáng)增硬材料-晶須硅，能顯著提高制品的硬度、耐高溫防火及耐老化性能。

加料過(guò)程木粉結(jié)構(gòu)蓬松，不易對(duì)擠出機(jī)螺桿喂料，特別是木粉中含有較多的水分時(shí)常會(huì)出現(xiàn)“架橋”和“抱桿”現(xiàn)象。 加料的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致擠出波動(dòng)現(xiàn)象，造成擠出質(zhì)量和產(chǎn)量降低。加料中斷，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致物料燒焦變色，影響制品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀(guān)。采用強(qiáng)制加料裝置以及合理輸送方式，以保證擠出的穩(wěn)定。

加工過(guò)程中的排氣 木粉中所帶有的小分子揮發(fā)物質(zhì)和水分極易為制品帶來(lái)缺陷，而前處理又無(wú)法完全清除它們。所以木塑復(fù)合材料擠出機(jī)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要比普通塑料擠出機(jī)給予更多重視，有必要話(huà)可以進(jìn)行多階排氣。 在很大程度上，排氣效果越好，擠出制品質(zhì)量也越好。 構(gòu)型設(shè)計(jì) 木塑復(fù)合材料擠出過(guò)程中，螺桿的構(gòu)型起著十分重要的作用。

合理的螺桿結(jié)構(gòu)能降低螺桿與木纖維的摩擦，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募羟泻头稚⒒旌?，使含有大量木粉的物料體系能很好的均勻塑化。 模具設(shè)計(jì)和冷卻定型 除了保證流道設(shè)計(jì)的圓滑過(guò)渡與合理的流量分配，木塑復(fù)合材料由于對(duì)于建壓能力與溫度控制精度有更高的要求。

要獲得好的纖維取向和制品質(zhì)量就要確保機(jī)頭有足夠的建壓能力和長(zhǎng)的定型段，甚至在壓縮段和定型段采用雙錐度結(jié)構(gòu)。木塑復(fù)合材料的導(dǎo)熱性差，且其制品多為異型材，冷卻定型較困難，多采用水冷定型。冷卻流道合理設(shè)計(jì)保證高效冷。

二：木塑材料性能：

1、產(chǎn)品具有與原木相同的加工性能，可釘、可鉆、可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，表面光滑細(xì)膩、無(wú)需砂光和油漆，其油漆附著性好，亦可根據(jù)個(gè)人喜好上漆。

2、產(chǎn)品胩有比原木更優(yōu)良的物理性能，比木材尺寸穩(wěn)定性好，吵會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲、無(wú)木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復(fù)合表層可制成色彩絢麗的各種制品，因此無(wú)需定時(shí)保養(yǎng)。

3、能夠就會(huì)多種規(guī)格、尺寸、形狀、厚度等需求，這也包括提供多種設(shè)計(jì)、顏色及木紋的成品，給顧客更多的選擇。

4、產(chǎn)品具有防火、防水、搞腐蝕、耐潮濕、不被蟲(chóng)蛀、不長(zhǎng)真菌、耐酸堿、無(wú)毒害、無(wú)污染等優(yōu)良性能，維護(hù)費(fèi)用低。

5、產(chǎn)品使用有類(lèi)似木質(zhì)外觀(guān)，比塑料硬度高，壽命長(zhǎng)，可熱塑成型，強(qiáng)度高，節(jié)約能源。

6、 產(chǎn)品質(zhì)堅(jiān)、量輕、保溫、表面光滑平整，不含甲醛及其他有害物質(zhì)，無(wú)毒害、無(wú)污染。

三：木塑材料優(yōu)點(diǎn) ：

（1）防水、防潮。根本解決了木質(zhì)產(chǎn)品對(duì)潮濕和多水環(huán)境中吸水受潮后容易腐爛、膨脹變形的問(wèn)題，可以使用到傳統(tǒng)木制品不能應(yīng)用的環(huán)境中。

（2）防蟲(chóng)、防白蟻，有效杜絕蟲(chóng)類(lèi)騷擾，延長(zhǎng)使用壽命。

（3）多姿多彩，可供選擇的顏色眾多。既具有天然木質(zhì)感和木質(zhì)紋理，又可以根據(jù)自己的個(gè)性來(lái)定制需要的顏色

（4）可塑性強(qiáng)，能非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)個(gè)性化造型，充分體現(xiàn)個(gè)性風(fēng)格。

（5） 高環(huán)保性、無(wú)污染、無(wú)公害、可循環(huán)利用。產(chǎn)品不含苯物質(zhì)，甲醛含量為0.2，低于EO級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為歐洲定級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)利用大大節(jié)約了木材使用量，適合可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策，造福社會(huì)。

（6）高防火性。能有效阻燃，防火等級(jí)達(dá)到B1級(jí)，遇火自熄，不產(chǎn)生任何有毒氣體。

（7）可加工性好，可訂、可刨、可鋸、可鉆、表面可上漆。

（8）安裝簡(jiǎn)單，施工便捷，不需要繁雜的施工工藝，節(jié)省安裝時(shí)間和費(fèi)用。

（9）不龜裂，不膨脹，不變形，無(wú)需維修與養(yǎng)護(hù)，便于清潔，節(jié)省后期維修和保養(yǎng)費(fèi)用。

（10）吸音效果好，節(jié)能性好，使室內(nèi)節(jié)能高達(dá)30%以上。

 四：木塑材料應(yīng)用：

木塑室內(nèi)門(mén)、踢腳線(xiàn)、整體櫥柜、衣柜、外墻掛板、天花吊頂、裝飾墻板、戶(hù)外地板、護(hù)欄立柱、塑鋼涼亭、園林護(hù)欄、陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄、圍圃柵欄、休閑長(zhǎng)椅、樹(shù)池、花架、花箱空調(diào)架、空調(diào)護(hù)罩、百葉窗、路面標(biāo)示牌、運(yùn)輸托盤(pán)、等等。 木塑材料應(yīng)用靈活，可以應(yīng)用于木材加工的任何領(lǐng)域，取代木材的最好環(huán)保材料。
    木塑產(chǎn)品在國(guó)家的低能耗中起了至關(guān)重要的作用，是一種可循環(huán)利用的產(chǎn)物，國(guó)家的幾大工程中應(yīng)用較為廣泛，其中在北京奧運(yùn)的建設(shè)及世博會(huì)建設(shè)中木塑為綠色環(huán)保作出了巨大貢獻(xiàn)。

五：木塑材料行業(yè)分析 ：

國(guó)外木塑產(chǎn)業(yè)以北美為代表，北美地區(qū)是世界上木塑復(fù)合材料發(fā)展最快和用量最大的地區(qū)，主要用于風(fēng)格粗獷的戶(hù)外建筑，其木塑制品及其制造技術(shù)均不太追求精致。美國(guó)的木塑企業(yè)，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其特點(diǎn)是規(guī)模大，產(chǎn)量高，年產(chǎn)一般都在數(shù)萬(wàn)噸以上。

中國(guó)木塑還是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，中國(guó)市場(chǎng)與北美市場(chǎng)相比，木塑復(fù)合材料及制成品的增長(zhǎng)還有相當(dāng)大的空間。國(guó)內(nèi)木塑復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制造已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

木塑材料標(biāo)準(zhǔn) GB/T 24137-2009《木塑裝飾板》 GB/T 24508-2009《木塑地板》 LY/T 1613-2004 《擠壓木塑復(fù)合材》

比較優(yōu)勢(shì) -木塑模板與主流模板的性能比較 ，顯著降低成本，且環(huán)保節(jié)能。

在復(fù)合材料中使用回收塑料更能進(jìn)一步降低成本。

★ 1、對(duì)環(huán)境友好： 使用再生材料（木粉與塑料） 不需要作防腐處理

★ 2、不需要日常維護(hù)，使用壽命比木材長(zhǎng) 不吸濕、潮，不腐爛，防蟲(chóng) 不破裂、開(kāi)裂、不變形 對(duì)冷、熱環(huán)境不敏感

★ 3、聚烯烴類(lèi)木塑復(fù)合材料機(jī)械性能好，可廣泛 作承載結(jié)構(gòu)材料使用；

★ 4、聚烯烴類(lèi)木塑材料95%的原料為再生材料，所以成本較低，同時(shí)產(chǎn)品可100%再回收利用；

 ★ 5、PVC類(lèi)木塑復(fù)合材料通過(guò)微發(fā)泡提高沖擊強(qiáng)度、降低比重，真正仿木。

六：木塑材料社會(huì)效益：

1、我國(guó)建筑模板鋼竹木材用量巨大 隨著我國(guó)以及各項(xiàng)工程建設(shè)的連連上馬，模板行業(yè)得以快速發(fā)展。我國(guó)建筑模板行業(yè)年均生產(chǎn)規(guī)模增速將在15%左右。

2、建筑模板對(duì)于鋼材木材消耗量驚人，資源浪費(fèi)嚴(yán)重 我國(guó)每年新生產(chǎn)鋼模板的產(chǎn)量為3970萬(wàn)平方米，如果折算成重量相當(dāng)于27個(gè)北京鳥(niǎo)巢鋼材用量”

3、木塑建筑模板替代傳統(tǒng)建筑模板的社會(huì)效益 在我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、大力推行節(jié)能減排的形式下，如果在建筑模板行業(yè)，能使用可替代鋼材和竹、木的材料，環(huán)境效益、社會(huì)效益無(wú)疑是巨大的。

目前建筑模板市場(chǎng)需求在2000億以上，木塑建筑模板在未來(lái)的3~5年將占有市場(chǎng)份額的30%—50%，市場(chǎng)前景十分廣闊。木塑復(fù)合材料作為建筑模板使用時(shí)，可以大幅度提高施工效率，縮短施工時(shí)間。木塑模板較傳統(tǒng)模板單次綜合使用成本可節(jié)省30%左右，輔助成本可降低40%左右，直接顯著降低工程建造成本。

    國(guó)內(nèi)木質(zhì)基礎(chǔ)原材料已歷兩代：第一代為木材和據(jù)材，第二代為膠合板、纖維板、刨花板、木質(zhì)紙漿為代表的人造板。 2003年我國(guó)人造板產(chǎn)量已居全球第一。第三代為木塑材料，已經(jīng)在市場(chǎng)上大放異彩，木塑材料兼具塑料和木材兩者優(yōu)良性能，在門(mén)板材料中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)潛力巨大。

國(guó)內(nèi)木塑生產(chǎn)企業(yè)中，大多數(shù)是國(guó)外生產(chǎn)廠(chǎng)商，且產(chǎn)品大部分外銷(xiāo)。 中國(guó)化工材料檢測(cè)部門(mén)對(duì)該材料的性能及環(huán)保性都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)，來(lái)保證廣大消費(fèi)者權(quán)益不受到傷害。 機(jī)械性能好，可以像木材一樣鋸、刨、釘?shù)葯C(jī)械加工，具有堅(jiān)硬，強(qiáng)韌，耐久，耐磨的性能；發(fā)泡后形成大量均勻規(guī)整的泡孔，可使制品得地節(jié)約成本。實(shí)驗(yàn)表明，與未發(fā)泡PVC/木粉復(fù)合材料相比，擠出發(fā)泡后密度可降低50%，可達(dá)0.6g/-1.0g/cm3.發(fā)泡后均勻規(guī)整的泡孔結(jié)構(gòu)可鈍化裂紋尖端斷裂伸長(zhǎng)率可顯著提高。它也是一種環(huán)保材料，原料廉價(jià)豐富，可回收，可減少環(huán)境污染，保護(hù)森林資源。 木塑材料種類(lèi) 木塑的概念和產(chǎn)品被帶入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)后，受到部分公司和消費(fèi)者所看好，隨之木塑產(chǎn)品便顯露出來(lái)在建筑材料市場(chǎng)上。

國(guó)內(nèi)木塑主要的材料分為PE木塑和PVC木塑兩大類(lèi)。 PE PE木塑的優(yōu)點(diǎn)： PE木塑材料有優(yōu)秀的防水性和防腐性，硬度高，受熱易變型屈曲，但采用加厚或多孔空心結(jié)構(gòu)效果好。

PVC木塑的優(yōu)點(diǎn)：

1.PVC木塑產(chǎn)品可以用新料，也可以用舊料做，改性也較容易，補(bǔ)充的量看產(chǎn)質(zhì)量量而定；

2.PVC可以做成低發(fā)泡的木塑產(chǎn)品，這樣成本更低，認(rèn)為合適可使用共擠形式（雙料兒多料共擠或鋼塑共擠），強(qiáng)度和木紋感都不錯(cuò)；

3.PVC可以二次加工 多樣外表紋飾或油漆涵蓋UV漆，產(chǎn)品好看且色牢度好；

4.PVC木塑制品的防水防腐性也一樣優(yōu)良。

PE木塑和PVC木塑的差別

①制法不同：PE木塑產(chǎn)品的制備主要采取冷推法；PVC木塑產(chǎn)品的制備可分真空成型、冷推法和三輥遏抑。

②原料不同：PE木塑的材料主要是二、三級(jí)PE回收料加木粉、鈣粉和少量改性劑。制造PVC木塑的材料主要是PVC樹(shù)脂粉、PVC回收料、木粉、石粉和部分改性劑等等。

③性能不同：PE木塑產(chǎn)品重，硬度高、脆性大、蠕變也大。PVC木塑產(chǎn)品重量輕、硬度差、韌性好、有蠕變，沒(méi)有PE木塑產(chǎn)品大。 ④用途不同：PE木塑的產(chǎn)品主要是以室外園林建設(shè)為主，如護(hù)欄、地板、垃圾桶、花池，托盤(pán)等等。 PVC木塑產(chǎn)品主要是室內(nèi)一點(diǎn)扮飾料，如門(mén)、地板、踢腳線(xiàn)，門(mén)套等等。 木塑材料還有一個(gè)較好的門(mén)類(lèi)—–ABS木塑，ABS木塑產(chǎn)品易加工、強(qiáng)度好，也可以做木紋效果，好看不易損壞。

木塑復(fù)合材料的最主要用途之一是替代實(shí)體木材在各領(lǐng)域中的應(yīng)用，其中運(yùn)用最廣泛的是在建筑產(chǎn)品方面，占木塑復(fù)合用品總量的75%。木塑復(fù)合材料主要使用場(chǎng)所及用途見(jiàn)表1.3-1。

表1.3-1木塑復(fù)合材料主要使用場(chǎng)所及用途

木塑材料與其他材料的性能比較