智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務號
直播推薦
回放
回放
企業(yè)動態(tài)
- 金科環(huán)境亮相2025煤礦與煤化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)大會，賦能礦井水深度處理與資源化利用
- 兆越Wi-Fi6+5G融合方案，賦能軌道交通AGV巡檢車無線通信
- 首屆 manus 中國賽創(chuàng)新成果揭曉：五大領(lǐng)域技術(shù)突破彰顯工程創(chuàng)新力
- 告別“水土不服”，U9 cloud為外資企業(yè)打造數(shù)智化突圍的“中國方案”！
- 華測儀器正式發(fā)布“用戶論文發(fā)表獎勵政策”
- 電池安全新革命！皓天隔爆試驗箱突破行業(yè)安全極限
- 專為市政管網(wǎng)而生！凱姆斯G07井下直埋智能監(jiān)控驅(qū)動裝置在供熱會議重磅亮相
- 蟬聯(lián)行業(yè)第一！海爾連續(xù)9年穩(wěn)居谷歌&凱度BrandZ中國全球化品牌10強
推薦展會
木塑復合材料（wood-plastics composites,簡稱WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點，經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纖維塑料配混料研究已有80多年歷史，但一直未能工業(yè)化，15年前左右，才很小量用于低值的吸聲制品。由于環(huán)境觀念的加強，美國建筑工業(yè)尋找象木一樣的替代材料（不腐蝕、不翹曲、維修方便，外觀與木材相似），而韓國和日本的紙、木材加工廠為尋找鋸木粉、廢木屑等的應用，都推動和加速了WPC的研究和應用開發(fā)。把木粉填充配混料加工成建筑和結(jié)構(gòu)用型材是目前擠出行業(yè)zui活躍的部門之一，新應用開發(fā)也層出不窮，所以盡管已有幾十年的研究歷史，但由于WPC巨大的潛在應用市場，使其象一種新產(chǎn)品受到人們普遍關(guān)注。不少國家投入力量加快開發(fā)和應用步伐，尤其是型材的生產(chǎn)，被稱為是一個“熱門”市場。
發(fā)展WPC是越來越被重視的環(huán)境觀念的結(jié)果,以往廢木屑、邊角料只能燃燒或作為固體垃圾處理，工業(yè)咨詢家認為發(fā)展推動力來自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來源豐富、價廉、質(zhì)輕，對設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性優(yōu)，無毒，可反復加工，能生物降解。木纖維有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等。熱塑性塑料主要為PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。
中國是一個木材資源不豐富的國家，儲量小，產(chǎn)量滿足不了市場的需求。另外，自1998年2月開始，美國、加拿大和歐盟國家相繼對我國出口貨物的木質(zhì)包裝材料實施新的檢疫標準，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進和推動我國采用木塑型材做包裝用托盤為代表的制品發(fā)展。
性能
木纖維和植物纖維zui初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料，木塑塑料可充分利用資源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而前景看好，主要特點可歸結(jié)如下：
⑴ 耐用、壽命長，有類似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；
⑵ 具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復合表層可制成色彩絢麗的各種制品；
⑶ 具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應用；
⑷ 有類似木材的二次加工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；
⑸ 不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會吸濕變形；
⑹ 能重復使用和回收再利用，環(huán)境友好；
⑺ 維修費用低。
缺點是韌性低于塑料母體樹脂，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應調(diào)整和改造。
生產(chǎn)工藝
木塑復合材料zui先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材。現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。世界木塑制品生產(chǎn)和應用的zui大國家是美國，其zui大制品是鋪板（decking），生產(chǎn)工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經(jīng)單螺桿擠出機加工成制品。然而可能的話，也可越過造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。
木塑材料（包括制品）的制備過程對WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會引起不良的纖維分散和浸潤，而過分的配混則會使纖維嚴重破損，都會導致降低WPC力學性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問題，一步法連續(xù)工藝若脫揮（主要脫水）不佳將影響工藝的連續(xù)性和使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機，物料在加工中停留時間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近。可分為同向平行雙螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。
◆ 同向平行雙螺桿擠出機
塑木材料加工業(yè)稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、高能耗“配混”型設(shè)備，一般為組合式螺桿，可調(diào)節(jié)螺桿長徑比和構(gòu)型（捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法），靈活設(shè)置脫氣口，可以直接加工木粉或植物纖維，完成木粉干燥后與熔融的樹脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹脂熔融分開進行，因此往往是由雙階擠出機組成。但一般要求廢木屑含水量為4%～7%，這種工藝要求有大量符合要求水含量的木粉，并在嚴格條件下運輸和貯存，這種雙階擠出機稱之為“木材用擠出機”。與此相類似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機主料口，擠出機前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過側(cè)加料器加入塑料樹脂、添加劑，因此擠出機相對長，長徑比（L/D）可達44～48，其中2/3用于除水和脫揮。
美國Strandex公司在塑木復合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料地位，已經(jīng)進行了近10年的工作，已在美國、加拿大、日本發(fā)放了8個許可證，并看好在歐洲的應用前景，已與18家以上未來歐洲用戶洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的技術(shù)，美國Davis-Standard、Krupp W&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機。
◆ 異向錐型雙螺桿擠出機
與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比，為適應熱敏樹脂加工要求，有許多新的特點和要求，要求螺桿設(shè)計適應的加工范圍寬，對木纖維切斷少，樹脂少時仍能均勻分散和物料*熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號的大和長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木纖維停留時間短，防止其斷裂和劣化。
生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國的Extrusion Tek Milacron公司，在德國的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱前者在WPC擠出機設(shè)計和工程化方面很有經(jīng)驗，實際投放使用的設(shè)備已超過100臺,擁有世界zui大的機型,加工能力為770kg/h。德國Cincinatti擠出機公司已公開展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機“Titan”系列產(chǎn)品。
當前位置：首頁 >> 企業(yè)新聞 >> 技術(shù)文章 >> 正文
木塑復合材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望
我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言
文章來源：中國塑料化工機械網(wǎng) 添加人：admin 添加時間：2006-11-7 8:55:37
木塑復合材料（wood-plastics composites,簡稱WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點，經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纖維塑料配混料研究已有80多年歷史，但一直未能工業(yè)化，15年前左右，才很小量用于低值的吸聲制品。由于環(huán)境觀念的加強，美國建筑工業(yè)尋找象木一樣的替代材料（不腐蝕、不翹曲、維修方便，外觀與木材相似），而韓國和日本的紙、木材加工廠為尋找鋸木粉、廢木屑等的應用，都推動和加速了WPC的研究和應用開發(fā)。把木粉填充配混料加工成建筑和結(jié)構(gòu)用型材是目前擠出行業(yè)zui活躍的部門之一，新應用開發(fā)也層出不窮，所以盡管已有幾十年的研究歷史，但由于WPC巨大的潛在應用市場，使其象一種新產(chǎn)品受到人們普遍關(guān)注。不少國家投入力量加快開發(fā)和應用步伐，尤其是型材的生產(chǎn)，被稱為是一個“熱門”市場。
發(fā)展WPC是越來越被重視的環(huán)境觀念的結(jié)果,以往廢木屑、邊角料只能燃燒或作為固體垃圾處理，工業(yè)咨詢家認為發(fā)展推動力來自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來源豐富、價廉、質(zhì)輕，對設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性優(yōu)，無毒，可反復加工，能生物降解。木纖維有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等。熱塑性塑料主要為PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。
中國是一個木材資源不豐富的國家，儲量小，產(chǎn)量滿足不了市場的需求。另外，自1998年2月開始，美國、加拿大和歐盟國家相繼對我國出口貨物的木質(zhì)包裝材料實施新的檢疫標準，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進和推動我國采用木塑型材做包裝用托盤為代表的制品發(fā)展。
性能
木纖維和植物纖維zui初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料，木塑塑料可充分利用資源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而前景看好，主要特點可歸結(jié)如下：
⑴ 耐用、壽命長，有類似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；
⑵ 具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復合表層可制成色彩絢麗的各種制品；
⑶ 具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應用；
⑷ 有類似木材的二次加工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；
⑸ 不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會吸濕變形；
⑹ 能重復使用和回收再利用，環(huán)境友好；
⑺ 維修費用低。
缺點是韌性低于塑料母體樹脂，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應調(diào)整和改造。
生產(chǎn)工藝
木塑復合材料zui先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材。現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。世界木塑制品生產(chǎn)和應用的zui大國家是美國，其zui大制品是鋪板（decking），生產(chǎn)工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經(jīng)單螺桿擠出機加工成制品。然而可能的話，也可越過造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。
木塑材料（包括制品）的制備過程對WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會引起不良的纖維分散和浸潤，而過分的配混則會使纖維嚴重破損，都會導致降低WPC力學性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問題，一步法連續(xù)工藝若脫揮（主要脫水）不佳將影響工藝的連續(xù)性和使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機，物料在加工中停留時間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近。可分為同向平行雙螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。
◆ 同向平行雙螺桿擠出機
塑木材料加工業(yè)稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、高能耗“配混”型設(shè)備，一般為組合式螺桿，可調(diào)節(jié)螺桿長徑比和構(gòu)型（捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法），靈活設(shè)置脫氣口，可以直接加工木粉或植物纖維，完成木粉干燥后與熔融的樹脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹脂熔融分開進行，因此往往是由雙階擠出機組成。但一般要求廢木屑含水量為4%～7%，這種工藝要求有大量符合要求水含量的木粉，并在嚴格條件下運輸和貯存，這種雙階擠出機稱之為“木材用擠出機”。與此相類似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機主料口，擠出機前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過側(cè)加料器加入塑料樹脂、添加劑，因此擠出機相對長，長徑比（L/D）可達44～48，其中2/3用于除水和脫揮。
美國Strandex公司在塑木復合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料地位，已經(jīng)進行了近10年的工作，已在美國、加拿大、日本發(fā)放了8個許可證，并看好在歐洲的應用前景，已與18家以上未來歐洲用戶洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的技術(shù)，美國Davis-Standard、Krupp W&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機。
◆ 異向錐型雙螺桿擠出機
與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比，為適應熱敏樹脂加工要求，有許多新的特點和要求，要求螺桿設(shè)計適應的加工范圍寬，對木纖維切斷少，樹脂少時仍能均勻分散和物料*熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號的大和長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木纖維停留時間短，防止其斷裂和劣化。
生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國的Extrusion Tek Milacron公司，在德國的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱前者在WPC擠出機設(shè)計和工程化方面很有經(jīng)驗，實際投放使用的設(shè)備已超過100臺,擁有世界zui大的機型,加工能力為770kg/h。德國Cincinatti擠出機公司已公開展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機“Titan”系列產(chǎn)品。
為獲得感覺極似真木的木塑復合材料，且可承受螺釘和釘子，采用發(fā)泡技術(shù)產(chǎn)生的內(nèi)壓可以提供比非發(fā)泡材料更佳的表面清晰度和更光滑的表面輪廓。微孔發(fā)泡擠出技術(shù)的應用，大大節(jié)約了材料成木，且密度也降低了20%～35% ;其中可采用化學發(fā)泡和物理發(fā)泡，并以物理發(fā)泡為佳:即在機頭模具注入超臨界氣體(如CO2而實現(xiàn)發(fā)泡。現(xiàn)在可以實現(xiàn)發(fā)泡料與表面層復合料的共擠，使材料具有優(yōu)良的使用性能。另外，以聚苯乙烯/纖維為主材，由水作為發(fā)泡劑的木塑復合材料正在研究開發(fā)中。微孔發(fā)泡克服了木塑復合材料延展性和沖擊強度不足之缺點，且成本降低。
近年來值得注意的動向是，在木塑復合材料的成型工藝方面，注射成型得到了迅速發(fā)展。木塑復合材料將逐漸廣泛用于注射產(chǎn)品中。
應用和前景
北美是目前世界木塑復合材料市場zui大的地區(qū)，產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，2005年產(chǎn)量達到180萬噸。其中鋪板（包括平臺、路板、站強臺、墊板）用量就占總用量的60%以上。因其不開裂、翹曲，維修容易，外觀好，耐用。除鋪板外，還有護墻板、天花板、裝飾板、踏腳板、壁板、高速公路噪音隔板、海邊鋪地板、建筑模板、防潮板；還可做裝飾邊框、柵欄和庭園扶手、包裝用墊板和組合托盤; 家俱包括室外露天桌椅，船舶坐艙隔板、辦公室隔板、貯存箱、花箱、活動架; 開發(fā)中的制品有披疊板、百頁窗等。其它的被應用于工業(yè)、汽車和基本建設(shè)領(lǐng)域。
由于WPC是環(huán)境友好材料，盡管目前歐洲用量不大，但因為加工廠擔心歐洲反對用PVC會由歐共體以法規(guī)形式有效地限用PVC，所以木塑窗框替代PVC窗框是個巨大市場和機會，因此有人認為木塑制品替代PVC和其他塑料制品會象以前塑料替代木制品一樣，增長會相當快。在歐洲，WPC除了廣泛應用于建材之外，突出的特點是應用于汽車工業(yè)。歐洲的汽車公司，包括大眾、沃爾沃、奧迪、寶馬等，在其生產(chǎn)的汽車里均采用了WPC。2005年，歐洲汽車工業(yè)消費的WPC達到7萬噸，預計2010年將達到10萬噸。由于汽車報廢新法規(guī)的頒布，汽車廠家普遍對WPC良好的回收性表示出濃厚的興趣。在歐洲，汽車的年產(chǎn)量在1600萬輛左右，如果全部采用WPC，其需求量將達到8萬～16萬噸／年。
日本擁有WPC產(chǎn)業(yè)化的成套生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，其制品廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施和運輸業(yè)，特別是住宅建材領(lǐng)域。2004年，日本全國的WPC生產(chǎn)量已經(jīng)超過20萬噸。
近兩年來，國內(nèi)WPC產(chǎn)能方面的增長速度很快，年增長率高達50％以上。2004年，全國WPC產(chǎn)量在8萬噸左右。專家們預測，在未來的10年內(nèi)，我國WPC產(chǎn)量仍將以很快的速度增長，并發(fā)展成為一個年產(chǎn)量超過1000萬噸，年產(chǎn)值達700億元人民幣的新興產(chǎn)業(yè)。
總之，塑木復合材料是一種前景看好的環(huán)保型材料，加工技術(shù)將日趨成熟和多樣化。
相 關(guān) 鏈 接
美國推出新型木塑擠出機
美國Cincinnati Milacron公司zui近向市場推出了其的TC96圓錐雙螺桿擠出機。該機適用于加工木纖維和塑料合成材料，加工效率高，每小時產(chǎn)量達到1.18噸以上。
該擠出機*的高壓縮特性和低剪切力，使得它能夠提供均勻一致的熔體，從而增加高纖維材料輸入量達到70％以上，并可獲得較廣的材料加工范圍，可加工天然和合成纖維混合料、對熱和剪切力敏感的熱塑性塑料等。TC96的zui大螺桿直徑為202毫米，錐形收縮到96毫米，具有30∶1的長徑比，優(yōu)化的送料表面可以提供更快速、更均勻一致的熱量傳輸，錐形的螺桿為蓬松材料提供了一個快速送進區(qū)，并在加工過程中有自然壓縮過程，可使木屑更有效地混合。
辛辛那提100條木塑復合材料生產(chǎn)線打入芬蘭
奧地利辛辛那提擠出公司于今年5月間向基地在赫爾辛基的芬蘭UPM集團提供了100條木塑復合材料擠塑生產(chǎn)線。
UPM集團制造各種各樣的以木材為原料的制品，提供給家具和相關(guān)行業(yè)，供室內(nèi)以及室外應用，例如，地板、面板和異型材等。它剛剛成功地生產(chǎn)了一種新的由紙、塑料和木片組成的復合材料，其中，木片是生產(chǎn)膠合板時產(chǎn)生的副產(chǎn)品。得益于這種混和而成的預浸料坯，所得到的復合材料強度*，并能防潮，還能像木材那樣進行各種加工。
為了加工這種復合材料，UPM集團使用一條辛辛那提擠出公司專門為適應木塑復合材料要求推出的擠塑生產(chǎn)線。作為WPC擠塑技術(shù)的*和當前市場的，這家維也納機器制造商在機器和加工技術(shù)方面具有極為豐富的專業(yè)知識。借助于它的Fiberex系列的錐形擠塑機以及與之匹配的下游設(shè)備，它提供真正為客戶訂制的解決方案。依靠持續(xù)不斷的改進，辛辛那提擠出公司成功地將木材擠塑技術(shù)用于通常的異型材擠塑過程。
辛辛那提擠出公司強調(diào)指出，現(xiàn)在，甚至非對稱的、高度復雜的異型材也能以雙線加工，速度可達到5m/min。*批批量生產(chǎn)的制品進入市場，證明木材擠出已經(jīng)成為有利可圖的行業(yè)， 在它成功引入美國市場之后，現(xiàn)在，在歐洲也有不斷增長的需求。
發(fā)展WPC是越來越被重視的環(huán)境觀念的結(jié)果,以往廢木屑、邊角料只能燃燒或作為固體垃圾處理，工業(yè)咨詢家認為發(fā)展推動力來自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來源豐富、價廉、質(zhì)輕，對設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性優(yōu)，無毒，可反復加工，能生物降解。木纖維有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等。熱塑性塑料主要為PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。
中國是一個木材資源不豐富的國家，儲量小，產(chǎn)量滿足不了市場的需求。另外，自1998年2月開始，美國、加拿大和歐盟國家相繼對我國出口貨物的木質(zhì)包裝材料實施新的檢疫標準，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進和推動我國采用木塑型材做包裝用托盤為代表的制品發(fā)展。
性能
木纖維和植物纖維zui初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料，木塑塑料可充分利用資源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而前景看好，主要特點可歸結(jié)如下：
⑴ 耐用、壽命長，有類似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；
⑵ 具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復合表層可制成色彩絢麗的各種制品；
⑶ 具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應用；
⑷ 有類似木材的二次加工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；
⑸ 不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會吸濕變形；
⑹ 能重復使用和回收再利用，環(huán)境友好；
⑺ 維修費用低。
缺點是韌性低于塑料母體樹脂，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應調(diào)整和改造。
生產(chǎn)工藝
木塑復合材料zui先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材。現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。世界木塑制品生產(chǎn)和應用的zui大國家是美國，其zui大制品是鋪板（decking），生產(chǎn)工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經(jīng)單螺桿擠出機加工成制品。然而可能的話，也可越過造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。
木塑材料（包括制品）的制備過程對WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會引起不良的纖維分散和浸潤，而過分的配混則會使纖維嚴重破損，都會導致降低WPC力學性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問題，一步法連續(xù)工藝若脫揮（主要脫水）不佳將影響工藝的連續(xù)性和使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機，物料在加工中停留時間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近。可分為同向平行雙螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。
◆ 同向平行雙螺桿擠出機
塑木材料加工業(yè)稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、高能耗“配混”型設(shè)備，一般為組合式螺桿，可調(diào)節(jié)螺桿長徑比和構(gòu)型（捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法），靈活設(shè)置脫氣口，可以直接加工木粉或植物纖維，完成木粉干燥后與熔融的樹脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹脂熔融分開進行，因此往往是由雙階擠出機組成。但一般要求廢木屑含水量為4%～7%，這種工藝要求有大量符合要求水含量的木粉，并在嚴格條件下運輸和貯存，這種雙階擠出機稱之為“木材用擠出機”。與此相類似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機主料口，擠出機前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過側(cè)加料器加入塑料樹脂、添加劑，因此擠出機相對長，長徑比（L/D）可達44～48，其中2/3用于除水和脫揮。
美國Strandex公司在塑木復合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料地位，已經(jīng)進行了近10年的工作，已在美國、加拿大、日本發(fā)放了8個許可證，并看好在歐洲的應用前景，已與18家以上未來歐洲用戶洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的技術(shù)，美國Davis-Standard、Krupp W&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機。
◆ 異向錐型雙螺桿擠出機
與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比，為適應熱敏樹脂加工要求，有許多新的特點和要求，要求螺桿設(shè)計適應的加工范圍寬，對木纖維切斷少，樹脂少時仍能均勻分散和物料*熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號的大和長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木纖維停留時間短，防止其斷裂和劣化。
生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國的Extrusion Tek Milacron公司，在德國的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱前者在WPC擠出機設(shè)計和工程化方面很有經(jīng)驗，實際投放使用的設(shè)備已超過100臺,擁有世界zui大的機型,加工能力為770kg/h。德國Cincinatti擠出機公司已公開展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機“Titan”系列產(chǎn)品。
當前位置：首頁 >> 企業(yè)新聞 >> 技術(shù)文章 >> 正文
木塑復合材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望
我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言
文章來源：中國塑料化工機械網(wǎng) 添加人：admin 添加時間：2006-11-7 8:55:37
木塑復合材料（wood-plastics composites,簡稱WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點，經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纖維塑料配混料研究已有80多年歷史，但一直未能工業(yè)化，15年前左右，才很小量用于低值的吸聲制品。由于環(huán)境觀念的加強，美國建筑工業(yè)尋找象木一樣的替代材料（不腐蝕、不翹曲、維修方便，外觀與木材相似），而韓國和日本的紙、木材加工廠為尋找鋸木粉、廢木屑等的應用，都推動和加速了WPC的研究和應用開發(fā)。把木粉填充配混料加工成建筑和結(jié)構(gòu)用型材是目前擠出行業(yè)zui活躍的部門之一，新應用開發(fā)也層出不窮，所以盡管已有幾十年的研究歷史，但由于WPC巨大的潛在應用市場，使其象一種新產(chǎn)品受到人們普遍關(guān)注。不少國家投入力量加快開發(fā)和應用步伐，尤其是型材的生產(chǎn)，被稱為是一個“熱門”市場。
發(fā)展WPC是越來越被重視的環(huán)境觀念的結(jié)果,以往廢木屑、邊角料只能燃燒或作為固體垃圾處理，工業(yè)咨詢家認為發(fā)展推動力來自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來源豐富、價廉、質(zhì)輕，對設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性優(yōu)，無毒，可反復加工，能生物降解。木纖維有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等。熱塑性塑料主要為PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。
中國是一個木材資源不豐富的國家，儲量小，產(chǎn)量滿足不了市場的需求。另外，自1998年2月開始，美國、加拿大和歐盟國家相繼對我國出口貨物的木質(zhì)包裝材料實施新的檢疫標準，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進和推動我國采用木塑型材做包裝用托盤為代表的制品發(fā)展。
性能
木纖維和植物纖維zui初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料，木塑塑料可充分利用資源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而前景看好，主要特點可歸結(jié)如下：
⑴ 耐用、壽命長，有類似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；
⑵ 具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復合表層可制成色彩絢麗的各種制品；
⑶ 具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應用；
⑷ 有類似木材的二次加工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；
⑸ 不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會吸濕變形；
⑹ 能重復使用和回收再利用，環(huán)境友好；
⑺ 維修費用低。
缺點是韌性低于塑料母體樹脂，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應調(diào)整和改造。
生產(chǎn)工藝
木塑復合材料zui先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材。現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。世界木塑制品生產(chǎn)和應用的zui大國家是美國，其zui大制品是鋪板（decking），生產(chǎn)工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經(jīng)單螺桿擠出機加工成制品。然而可能的話，也可越過造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。
木塑材料（包括制品）的制備過程對WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會引起不良的纖維分散和浸潤，而過分的配混則會使纖維嚴重破損，都會導致降低WPC力學性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問題，一步法連續(xù)工藝若脫揮（主要脫水）不佳將影響工藝的連續(xù)性和使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機，物料在加工中停留時間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近。可分為同向平行雙螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。
◆ 同向平行雙螺桿擠出機
塑木材料加工業(yè)稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、高能耗“配混”型設(shè)備，一般為組合式螺桿，可調(diào)節(jié)螺桿長徑比和構(gòu)型（捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法），靈活設(shè)置脫氣口，可以直接加工木粉或植物纖維，完成木粉干燥后與熔融的樹脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹脂熔融分開進行，因此往往是由雙階擠出機組成。但一般要求廢木屑含水量為4%～7%，這種工藝要求有大量符合要求水含量的木粉，并在嚴格條件下運輸和貯存，這種雙階擠出機稱之為“木材用擠出機”。與此相類似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機主料口，擠出機前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過側(cè)加料器加入塑料樹脂、添加劑，因此擠出機相對長，長徑比（L/D）可達44～48，其中2/3用于除水和脫揮。
美國Strandex公司在塑木復合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料地位，已經(jīng)進行了近10年的工作，已在美國、加拿大、日本發(fā)放了8個許可證，并看好在歐洲的應用前景，已與18家以上未來歐洲用戶洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的技術(shù)，美國Davis-Standard、Krupp W&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機。
◆ 異向錐型雙螺桿擠出機
與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比，為適應熱敏樹脂加工要求，有許多新的特點和要求，要求螺桿設(shè)計適應的加工范圍寬，對木纖維切斷少，樹脂少時仍能均勻分散和物料*熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號的大和長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木纖維停留時間短，防止其斷裂和劣化。
生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國的Extrusion Tek Milacron公司，在德國的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱前者在WPC擠出機設(shè)計和工程化方面很有經(jīng)驗，實際投放使用的設(shè)備已超過100臺,擁有世界zui大的機型,加工能力為770kg/h。德國Cincinatti擠出機公司已公開展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機“Titan”系列產(chǎn)品。
為獲得感覺極似真木的木塑復合材料，且可承受螺釘和釘子，采用發(fā)泡技術(shù)產(chǎn)生的內(nèi)壓可以提供比非發(fā)泡材料更佳的表面清晰度和更光滑的表面輪廓。微孔發(fā)泡擠出技術(shù)的應用，大大節(jié)約了材料成木，且密度也降低了20%～35% ;其中可采用化學發(fā)泡和物理發(fā)泡，并以物理發(fā)泡為佳:即在機頭模具注入超臨界氣體(如CO2而實現(xiàn)發(fā)泡。現(xiàn)在可以實現(xiàn)發(fā)泡料與表面層復合料的共擠，使材料具有優(yōu)良的使用性能。另外，以聚苯乙烯/纖維為主材，由水作為發(fā)泡劑的木塑復合材料正在研究開發(fā)中。微孔發(fā)泡克服了木塑復合材料延展性和沖擊強度不足之缺點，且成本降低。
近年來值得注意的動向是，在木塑復合材料的成型工藝方面，注射成型得到了迅速發(fā)展。木塑復合材料將逐漸廣泛用于注射產(chǎn)品中。
應用和前景
北美是目前世界木塑復合材料市場zui大的地區(qū)，產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，2005年產(chǎn)量達到180萬噸。其中鋪板（包括平臺、路板、站強臺、墊板）用量就占總用量的60%以上。因其不開裂、翹曲，維修容易，外觀好，耐用。除鋪板外，還有護墻板、天花板、裝飾板、踏腳板、壁板、高速公路噪音隔板、海邊鋪地板、建筑模板、防潮板；還可做裝飾邊框、柵欄和庭園扶手、包裝用墊板和組合托盤; 家俱包括室外露天桌椅，船舶坐艙隔板、辦公室隔板、貯存箱、花箱、活動架; 開發(fā)中的制品有披疊板、百頁窗等。其它的被應用于工業(yè)、汽車和基本建設(shè)領(lǐng)域。
由于WPC是環(huán)境友好材料，盡管目前歐洲用量不大，但因為加工廠擔心歐洲反對用PVC會由歐共體以法規(guī)形式有效地限用PVC，所以木塑窗框替代PVC窗框是個巨大市場和機會，因此有人認為木塑制品替代PVC和其他塑料制品會象以前塑料替代木制品一樣，增長會相當快。在歐洲，WPC除了廣泛應用于建材之外，突出的特點是應用于汽車工業(yè)。歐洲的汽車公司，包括大眾、沃爾沃、奧迪、寶馬等，在其生產(chǎn)的汽車里均采用了WPC。2005年，歐洲汽車工業(yè)消費的WPC達到7萬噸，預計2010年將達到10萬噸。由于汽車報廢新法規(guī)的頒布，汽車廠家普遍對WPC良好的回收性表示出濃厚的興趣。在歐洲，汽車的年產(chǎn)量在1600萬輛左右，如果全部采用WPC，其需求量將達到8萬～16萬噸／年。
日本擁有WPC產(chǎn)業(yè)化的成套生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，其制品廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施和運輸業(yè)，特別是住宅建材領(lǐng)域。2004年，日本全國的WPC生產(chǎn)量已經(jīng)超過20萬噸。
近兩年來，國內(nèi)WPC產(chǎn)能方面的增長速度很快，年增長率高達50％以上。2004年，全國WPC產(chǎn)量在8萬噸左右。專家們預測，在未來的10年內(nèi)，我國WPC產(chǎn)量仍將以很快的速度增長，并發(fā)展成為一個年產(chǎn)量超過1000萬噸，年產(chǎn)值達700億元人民幣的新興產(chǎn)業(yè)。
總之，塑木復合材料是一種前景看好的環(huán)保型材料，加工技術(shù)將日趨成熟和多樣化。
相 關(guān) 鏈 接
美國推出新型木塑擠出機
美國Cincinnati Milacron公司zui近向市場推出了其的TC96圓錐雙螺桿擠出機。該機適用于加工木纖維和塑料合成材料，加工效率高，每小時產(chǎn)量達到1.18噸以上。
該擠出機*的高壓縮特性和低剪切力，使得它能夠提供均勻一致的熔體，從而增加高纖維材料輸入量達到70％以上，并可獲得較廣的材料加工范圍，可加工天然和合成纖維混合料、對熱和剪切力敏感的熱塑性塑料等。TC96的zui大螺桿直徑為202毫米，錐形收縮到96毫米，具有30∶1的長徑比，優(yōu)化的送料表面可以提供更快速、更均勻一致的熱量傳輸，錐形的螺桿為蓬松材料提供了一個快速送進區(qū)，并在加工過程中有自然壓縮過程，可使木屑更有效地混合。
辛辛那提100條木塑復合材料生產(chǎn)線打入芬蘭
奧地利辛辛那提擠出公司于今年5月間向基地在赫爾辛基的芬蘭UPM集團提供了100條木塑復合材料擠塑生產(chǎn)線。
UPM集團制造各種各樣的以木材為原料的制品，提供給家具和相關(guān)行業(yè)，供室內(nèi)以及室外應用，例如，地板、面板和異型材等。它剛剛成功地生產(chǎn)了一種新的由紙、塑料和木片組成的復合材料，其中，木片是生產(chǎn)膠合板時產(chǎn)生的副產(chǎn)品。得益于這種混和而成的預浸料坯，所得到的復合材料強度*，并能防潮，還能像木材那樣進行各種加工。
為了加工這種復合材料，UPM集團使用一條辛辛那提擠出公司專門為適應木塑復合材料要求推出的擠塑生產(chǎn)線。作為WPC擠塑技術(shù)的*和當前市場的，這家維也納機器制造商在機器和加工技術(shù)方面具有極為豐富的專業(yè)知識。借助于它的Fiberex系列的錐形擠塑機以及與之匹配的下游設(shè)備，它提供真正為客戶訂制的解決方案。依靠持續(xù)不斷的改進，辛辛那提擠出公司成功地將木材擠塑技術(shù)用于通常的異型材擠塑過程。
辛辛那提擠出公司強調(diào)指出，現(xiàn)在，甚至非對稱的、高度復雜的異型材也能以雙線加工，速度可達到5m/min。*批批量生產(chǎn)的制品進入市場，證明木材擠出已經(jīng)成為有利可圖的行業(yè)， 在它成功引入美國市場之后，現(xiàn)在，在歐洲也有不斷增長的需求。
關(guān)鍵詞：齒輪箱
全年征稿/資訊合作
聯(lián)系郵箱：1271141964@qq.com
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明"來源：智能制造網(wǎng)"的所有作品，版權(quán)均屬于智能制造網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請必須注明智能制造網(wǎng)，http://www.xashilian.com。違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責任。
- 企業(yè)發(fā)布的公司新聞、技術(shù)文章、資料下載等內(nèi)容，如涉及侵權(quán)、違規(guī)遭投訴的，一律由發(fā)布企業(yè)自行承擔責任，本網(wǎng)有權(quán)刪除內(nèi)容并追溯責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
2025中國鄭州衡器與計量技術(shù)設(shè)備展覽會
展會城市：鄭州市展會時間：2025-11-07