木塑复合材料.docx
- 文档编号:12684391
- 上传时间:2023-04-21
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:84.04KB
木塑复合材料.docx
《木塑复合材料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《木塑复合材料.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
木塑复合材料
本页仅作为文档页封面,使用时可以删除Thisdocumentisforreferenceonly-rar21year.March
木塑复合材料(总11页)
木塑复合材料
一,木塑复合材料定义
以木材为主要原料,经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。
又称WPC.
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。
如下图所示
二,木塑复合材料的主要特点
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。
随着对木塑复合材料的研发,生产木塑复合材料的塑料原料,除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外,还有聚氯乙烯和PS。
工艺也由最早的单螺杆挤出机发展成第二代锥形双螺杆挤出机,再到由平行双螺杆挤出机初步造粒,再由锥形螺杆挤出成型,可以弥补难以塑化,抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸强度低的特点,徐州汉永塑料新材料有限公司在这方面取得了显著的成果。
所制造的WPC材料完全可以达到GB/T 24137和ASTM D7031 ;ASTM D7032;BS DD CEN/TS 15534-3的要求
三,木塑复合材料适用范围
木塑复合材料的最主要用途之一是替代实体木材在各领域中的应用,其中运用最广泛的是在建筑产品方面,占木塑复合用品总量的75%。
塑木板材产品具有广阔的应用前景和市场前景,其应用场合非常广泛。
根据材料性能的应用范围和国内外的有关报道,目前已经开发的用途及使用场合如下:
公园、球场、 街道等场合,特别适合露天桌椅;建筑材料、吊板、屋顶、高速公路噪音隔板等;市政交通方面标记牌、 广告板,格栅板,汽车装饰板材等;包装材料、搬运垫板、托盘和底盘;家庭围墙、花箱、篱笆、走道、 地板、防潮隔板;各种体育馆装饰板材、地板;铁路枕木、矿井坑木;军事用具、武器附属品;计算机、电视机、洗衣机、冰箱等家电物品的外壳;汽车配件等。
将来使用最大市场是逐步替代塑钢、铝合金建材市场
木塑复合材料
四,木塑复合材料的优点及应用
聚合物基木塑复合材料(wood plastic composites,简称WPC)是指已经过预处理的植物纤维或粉末(如木、竹、花生壳、椰子壳、稻壳、亚麻、秸秆等)为主要组分(含量通常达到50%以上),与高分子树脂基体复合而成的一种新型材料。
充分利用非木质材料及其制品合理替代木材,可减少木材使用量,实现各种资源的优化配置。
木塑复合材料已逐渐成为木材的首选替代品。
其与木制品相比较有很大性能优势。
它具有与原木相同的加工性能,可钉、可钻、可刨、可粘、表面光滑细腻,无需砂光和油漆、其油漆附着性好,亦可根据个人喜好上漆;摒弃了木材自然的缺陷、如龟裂、翘曲、色差等、因此无需定时保养;弯曲特性强,适合用于室装各种刨花板条与装饰材料等;独特技术能够应付多种规格、尺寸、形状、厚度等的需求,这也包括提供多种设计,颜色及木纹的制成品,无需打磨、上漆,降低后期费用加工成本,给顾客更多的选择;它具有防火、防水、抗腐蚀、耐潮湿、不被虫蛀、不长真菌、耐酸碱、无毒害、无污染等优良性能;使用寿命长,可重复使用多次,平均比木材使用时间长五倍以上,使用成本是木材的1/2~1/3,性价比有很大优势;可热成型,二次加工,强度高,节能源;产品质坚、量轻、保温、表面光滑平整,不含甲醛及其它有害物质、无毒害、无污染;加工成型性好,可根据需要制作成较大规格以及十分复杂的形状,木塑型材广泛应用于托盘、集装箱制作以及礼品包装、室内外装修、工程建筑、园林公共设计等行业;木塑片材具有优异的二次加工性能,主要用于汽车内装饰、室内外装修等,可加工成汽车门内装饰板、底板、坐椅靠背、仪表板、扶手、座位底座、顶板等。
五,木塑复合材料的加工技术
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:
1,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。
2,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。
六,木塑复合材料存在的问题
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。
七,木塑复合材料在国内外的发展情况
木塑结合并不新鲜。
美国早在几十年前就开始了木塑复合挤出,近5年发展特别快。
20世纪90年代以来,北美、欧洲的许多国家对木塑复合材料已进行了大量的研究,其生产和应用方面也在迅速增加。
北美和欧洲2002年消费的木塑复合材料达到68万吨,预计到2010年前将以14%和19%的速度增长。
北美是目前世界木塑复合材料市场最大的地区,据美国PricipiaParlners咨询公司的专项报告显示2001年仅北美市场用量就达32万吨, 2005年用量以两位数字增长,其中铺板用量就占总用量的60%以上。
护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公路噪音隔板、建筑模板、防潮板,装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫板,室外露天桌椅,船舶坐舱隔板、办公室隔板等,以及开发中的披叠板、百页窗等的需求增长都相当快。
美国在木塑复合材料的生产开发和应用上走在最前列,其最大制品是铺板,生产工艺为挤出成型。
在欧洲的窗户、门板、板条、家具生产制造中,木塑复合材料的应用量一直在增长,其发展势头增长强劲。
在汽车工业用天然纤维填充塑料方面,欧洲在世界上是领先的,但在木填充材料方面,德国落后于美国、日本,因此,在这个领域内有高速增长的发展空间。
此外,日本EIN Engineering公司专门用于医院、诊所、候诊室、厕所等场所的抗菌木塑复合材料专利技术过硬。
日本拥有WPC产业化的成套生产技术和设备,其制品广泛应用于水产养殖设施和运输业,特别是住宅建材领域。
2000年,WPC在建材中的应用占了总产量2.2万吨的70%,土木工程占10%(高速公路护栏、消音板等),家电(音箱等)、汽车和家具等占了20%。
2004年,日本全国的WPC生产量已经超过20万吨。
另外,意大利ICMA公司有其挤出三层板的专利技术,美国Davis-Standard、KruppW&P等公司也生产塑木加工用同向双螺杆挤出机。
意大利Bausano公司和ICMA San Giorgio公司在20世纪70年代便开始从事木粉填充塑料配混料加工设备工作,并用异向锥型双螺杆机生产50%木粉和50%PP的热成型板材。
我国政府倡导木材节约代用已有50多年历史。
上世纪80年代以来,全国木材节约代用量已超过3.5亿立方米。
但我国木材供求形势仍不乐观,我国木材消费总量居世界第二,而森林蓄积总量仅占世界总量的2.9%,木材供需严重失衡。
因此,缓解我国木材供需矛盾,必须大力发展木材节约代用产品。
木塑复合材料正是目前乃至将来木材代用产品的最佳选择之一。
在我国,这个前景广阔的绿色产业从开发到制造产品,还不到10年时间。
巨大的市场需求和薄弱的产业规模形成鲜明的对比。
据不完全统计,至2005年底,全国直接从事木塑材料研发、生产的企事业单位有150家,木塑制品年产量接近10万吨,但目前中国木塑产业的真正潜力还未完全发挥。
至本世纪初,国内木塑产业凸显雏形,参与的企业、科研单位日益增多。
木塑产业从业人员达数万人,木塑制品产量接近10万吨,年产值超 8亿元人民币。
国家科技部“863”项目和“948”计划专门设有木塑课题组。
业内人士认为,随着我国天然木材资源日益减少,巨大的需求终究会敲开国内木塑材料的市场大门。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复合材料