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目前木塑复合材料的研究与应用

发布时间:2021-07-11 11:41:46 阅读: 来源:试压泵厂家

木塑复合材料的研究与应用

世界贸易组织成立以来,一直对进出口包装商品实施严格的检疫制度(WTO/SPS协议)。1998年我国出口木质包装“天牛事件”的发生以及保护森林、退耕还林等环保政策的实施,更进一步加快了我国木塑复合材料的研制与应用。

发展

木塑复合材料(WPC)是用木纤维(或植物纤维)填充、增强、改性的热塑性材料,兼有木材和塑料的诸多性能优点,经挤出(或压制)成型为型材、板材或其它制品,替代木材和塑料的应用。

木塑复合材料的研究已有八十多年的历史,但一直未能工业化,1985年才少量用于吸音制品。随着环境保护观念的加强,1990年美国、韩国和日本的工业部门为寻求锯木粉、废木例添加后引发制品因曲折、拉伸而产生的泛白现象要小屑等的应用,以及随之开始的资源应用,都推动和加速了木塑复合材料的研究和应用开发。把木粉填充配混料加工成复合材料是目前挤出行业最活跃的领域之一,新应用开发也层出不穷。不少国家投入人力、财力、物力加快开发和应用步伐,促进了木塑行业的快速发展。

美国著名木塑生产厂商Farrel公司认为,开发木塑复合材料是环境问题受到重视和地球资源日益减少的结果。专家认为,开发木塑复合材料的动力来自于合理利用地球有限资源的要求,减少原始木材用量,保护森林,回收再用旧木粉和塑料。就世界性而言,木纤维资源丰富、价廉、质轻、对设备磨损小、尺寸稳定性好、电绝缘性优、无毒无害、可反复加工。而热塑性废塑料主要为PE、PP、PS等聚烯烃和聚氯乙烯,包括新料、回收料以及二者的混合料。充足的1家童装店的店主告知记者原料来源为木塑行业发展提供了条件。

从1998年2月开始,美国首先对我国出口货物的木质包装材料实施新的检疫标准,要求采取薰蒸或高温消毒处理。随后加拿大和欧盟国家相继提出要求,否则将拒绝入境。目前我国托盘95%是木制的,而我国的木材资源储量小,满足不了市场的需求。资源的限制、市场的变化和环保的要求,决定了木塑复合制品将速发展。

制造

目前世界木塑复合材料的制造主要采用挤出成型生产工艺。即将木粉与熔融树脂混合后挤出成型。其主要生产设备为挤出成型机,目前常用的有两种:一种是高速、高级耗“配混”型同向平行双螺杆挤出机。一般为组合式螺杆,可调节螺杆长径比、捏合块角度及其块数、不同捏合块组合方式,灵活设置脱气口,可以直接加工木粉(或植物纤维),完成木粉干燥后与溶融的树脂混合再连续挤出。即木粉干燥和树脂同比上升38.89%溶融分开进行,因此往往是由“双阶”挤出机组成。一般要求废木屑含水量为4%-7%。这种工艺要求有大量符合水含量要求的木粉,一般称为“木材挤出机”。与此相类似的还有用含水6%-8%木粉加入挤出机主料口,挤出机前段作为脱水,然后通过侧加料器加入塑料树脂的挤出机,因此挤出机相对较长,长径比(L/D)可高达46。美国Andex公司在这方面居领先地位,已在欧洲、美国、加拿大、日本获得了8个专利生产许可证。此外,意大利ICMA公司、美国Drupp W P等公司生产同向双辊杆挤出机也很有名。

另一种设备是异向锥型双螺杆挤出机,一般称为低速、低能耗“型材”型设备,非组合式螺杆。它与一般锥型双螺杆机比,为适应热敏树脂加工需要,螺杆设计为适应较宽的加工范围,对不纤维的切断作用少,树脂少时仍能均匀分散。由于木粉比重小、填充量大,加料区体积比常规型号要大、要长。若木粉(植物纤维)加入量大,熔融树脂刚性大,还要求耐高背压齿轮箱,采用计量段短的螺杆,以确保木纤维停留时间短,防止其断裂和劣化。设备的主要生产厂商有美国Extrusion Tek Milacron公司,德国SMC公司Cincinatti分公司。据悉前者在木塑复合材料制造方面很有经验,享有世界“木塑大王”之誉。

性能

木纤不断夯实技术实力维和植物纤维早期是作为提高塑料刚性的改性填充材料而应用的。木塑复合可充分利用资源,而且可以回收利用。而废弃材料能否回收利用,是二次绿色革命的重点,已成为工业界选材的重要用于屋面、地面、地下室墙体覆土内的内室保温非常适合考虑因素,因而木塑复合材料的前景十分看好。

木塑复合材料的主要特点如下:1、社会经济性好,可持续发展,特别适于我国“保护森林”的国策;2、耐用、寿命长,类似木质外观,比塑料硬度高;3、具有优良的物性,比木材尺寸稳定性好,不会产生裂缝、翘曲、无木材节疤、斜纹,加入着色剂,覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品;4、具有热塑性塑料的加工性,容易成型,用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工。加工设备新投入资金少,便于推广应用;5、有类似木材的二次加工性,可切割、粘接、用钉子或螺栓连接固定;6、利于装潢、装饰,可涂漆美化,产品规格形状可根据用户要求调整,灵活性大;7、不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸湿变形;8、能重复使用和回收再利用,可生物降解,保护环境;9、利于环境保护,可用废弃木屑、农作物纤维和废弃塑料作材料;10、资源丰富,费用低廉,低使用成本。目前木塑复合材料的缺点和不足是:韧性低于母体塑料,加工设备、下游装置均需作相应调整和改造。我们相信,经过世界各国科技人员的共同努力,不足之处将在短期内得到改善。

应用

像铝塑复合材料一样,北美是目前世界木塑复合材料用量最大的地区。美国Pricipia Partners公司指出,2001年仅北美市场用量就达32万吨,预计2005年用量将比2001年翻一番,其中板材(包括平台、路板、站台、垫板)、包装用垫板和组合托盘用量就占总用量的60%以上。

此外,装饰材料如护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、噪音隔板、海边地板、建筑模板、防潮板均可使用木塑复合板材。还可用于装饰边框、栅栏和庭院扶手以及家俱、坐舱隔板、办公室隔板、贮存箱、花箱、活动架、百叶窗等。

美国Strandex公司指出,由于木塑复合材料是环保型绿色材料,尽管目前欧洲用量不大,但因为加工厂担心欧共体会以法规的形式来有效地限用PVC,所以木塑窗框替代PVC窗框是巨大的市场和机会。因此专家认为,木塑制品替代PVC和其他塑料制品,会像以前塑料制品和铝塑复合材料一样快速增长,应用前景广阔。

去年我国塑料制品总产量已达到2000万吨,名列世界第二位,我国包装塑料产量已超过380万吨,占总产量的18%以上,包装废弃塑料数量庞大。此外,我国垃圾的产量进入高峰期,年产量达1.3亿吨,成为世界上垃圾最多的国家。木屑和农作物植物纤维需要寻找出路,也为我国木塑复合材料的发展创造了条件。因此木塑复合材料必将大有市场。

总之,木塑复合材料跟其他复合包装材料一样,是一种前景看好的环保型绿色材料,加工制造技术已日趋成熟和多样化,它会像其他复合材料一样得到迅速发展。

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