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    木塑挤出成型技术发展

     
    文章来源:CPRJ 中国塑料橡胶
    汪晓鹏 甘肃省皮革塑料研究所高级工程师 / 汪斌 常州科美高分子材料科技公司
     

    本文介绍了木塑复合材料的国内外发展特点、应用和范围,迅速发展的大背景以及未来的发展趋势。

    This report gives an update on the latest development, characteristics, applications and prospects of Wood Plastics Composites (WPC). The reason behind the material’s fast rise to prominence is also analysed.
    木塑材料的优良特性,使其产业发展前景一片光明。
    木塑材料的优良特性,使其产业发展前景一片光明。
     
    地板、护栏等很多户外场合采用木塑材料。
    地板、护栏等很多户外场合采用木塑材料。
     
     
     

    木塑复合材料(Wood-plastic composites ,WPC)是一种以木材或者纤维素为基础材料与塑料(也包括使用多种塑料基材)为主要原料,通过挤出成型工艺而制成的一类新型的复合材料,是新一代循环材料。近年,中国投入了大量的人力、物力、财力加快木塑制品的开发和应用。加之对环境保护、循环经济、可持续发展的倡导和推进,木塑复合产业前景诱人,发展一日千里。

     

    优良的特性

     

    木塑复合材料由于木材和塑料的双重性能,体现了优势互补的优良特点,具有一系列独特的优良特性,如不怕虫蚀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸水变形、寿命周期长;类似木质外观,但比木材尺寸稳定性好,不会产生裂缝、翘曲且无木材疤痕,有类似木材的二次加工性,可切割、粘贴、用钉子和螺栓连接固定;比塑料硬度高,具有热塑性塑料的加工性能,能重复使用和回收再生利用,是循环经济和可持续的发展模式,治理“白色污染”,有利于环境保护。目前,木塑复合材料及制品已广泛应于建筑业,例如地板、护墙板、建筑模板、门窗型材、围栏和护栏以及百叶窗和屋面板等;汽车工业,如车门内装饰板、杂物箱、备胎盖、座椅靠背板、车顶内衬等;包装及运输业,如运输托盘、铁路轨道枕木、船舶隔舱等;家具业、办公设施、体育设备等领域。

     

    快速发展成因

     

    以塑代木的大环境背景

     

    中国森林资源缺乏,人均林地面积仅排世界第130位,人均森林蓄积量仅0.132m3,远低于0.653m3的世界人均水平。长期以来木材供需矛盾突出。以往主要依靠消耗天然林资源而存在的木材工业受到极大的冲击。目前全国可供采伐利用的用材林资源只有14~15亿m3。而中国目前年均木材总耗量3.5亿m3,其中人造木工板生产总量在10000万m3左右,约需1.05亿m3木材原料,木材年缺口量很大。为了保持生态环境的需要和维护中国森林资源的持久增长,必须保持在一个相当长的时期内控制木材的限额采伐。如何面对木材资源短缺、环境保护压力等问题,改善现状就必须走可持续发展之路,改变观念,开发新产品和新品种。由此,一些有识之士(包括研发人员、企业家)便想到了以塑代木。

     

    可持续发展的需要

     

    森林具有吸收CO2等温室气体的作用,世界各国都在积极寻求森林资源保护的途径。寻求新的资源替代天然林木,是木材工业支撑低碳经济发展的有效途径。因此,大力发展废弃物资源利用并且科学合理地利用木质材料,对发展低碳经济,建设环境友好型社会意义重大。

     

    据粗略估计,每生产一吨木塑材料,相当于少砍伐1.5棵30年树龄的树木、减少6万个塑料袋的污染、减少114亩农田的地膜残留隐患。

     

    有利于环境保护

     

    从宏观上看,塑料模板的推广有利于国家生态安全、木材安全、能源安全,甚至于耕地安全;从微观上说,木塑复合材料之所以受欢迎,在于其仿木外观及接近天然木材的应用性能和经济评价。该材料符合“废旧资源—新产品—再生利用—再生产品”的反馈式循环生产过程,是一种环境友好型材料。过去,塑料、秸秆、木材三剩物、稻壳等不仅都浪费了,而且还造成巨大污染。中国每年有巨量塑料没有回收,塑料在自然分解的200多年过程中将产生大量有毒物质污染土壤、水质甚至动植物。而木塑复合材料技术基本解决了这些问题。

     

    木塑复合材料的发展及国际市场分析

     

    塑料模板是用木纤维或植物纤维填充、增强加工助剂的改性加塑料挤出成型,兼有木材和塑料的成分和性能的优点,代替木材。木塑复合材料这种新兴的环保材料产品在世界范围得到越来越多的关注和认可,其生产量和使用量都在逐年快速增加。目前,全球产量超过200万吨。在这当中,中国的产量以90万吨高居榜首,美国70万吨,日本20万吨和德国和其它地区20万吨。不少国家投入力量加快开发和应用步伐,尤其是板材的生产,被称为是一个“热门”。

     

    木塑复合材料挤出成型技术的发展趋势

     

    (1)首先开发专用设备。在传统设备的基础上进行技术改造,开发出适合于木塑复合材料加工的专用设备。

     

    (2)开发成型工艺。开发发泡工艺技术,降低成本,扩大材料的适用范围和领域。

     

    (3)开发专用助剂和功能助剂。如相容剂、改性剂、着色剂、光稳定剂、抗菌防腐剂等,使产品由低附加值向高附加值转变,提高性价比。

     

    (4)由单一挤出成型向复合共挤成型发展。如以钢铝为主要基材,在外围包覆木塑材料,以提高强度、刚度,美观效果和防腐性能。

     

    (5)不断扩大原料选用范围。当前,木塑复合材料多为单组份塑料树脂(如PE、PP、PVC)与木质纤维复合,众所周知,而回收的废旧塑料是各种塑料的混合物,分离困难,成本高。如何利用多组分混合的回收废旧塑料直接与木质纤维复合,以降低成本,提高资源的有效利用率,将成为一个新的研究方向。例如开发“万能相容剂”,将各种回收塑料相混合,解决分离的高昂成本。
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