塑木复合材料及其生产工艺

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1、主讲人：雷 文南京林业大学理学院化学与材料科学系 一 、 定 义n 木 塑 复 合 材 料 （ Wood-Plastic Composites,WPC） 是 国内 外 近 年 蓬 勃 兴 起 的 一 类 新 型 复 合 材 料 ， 指 利 用 聚 乙烯 （ PE） 、 聚 丙 烯 （ PP） 和 聚 氯 乙 烯 （ PVC） 等 ， 代替 通 常 的 树 脂 胶 粘 剂 ， 与 超 过 50 以 上 的 木 粉 、 稻 壳 、秸 秆 等 废 植 物 纤 维 混 合 成 新 的 混 合 原 料 ， 再 经 挤 压 、模 压 、 注 射 成 型 等 加 工 工 艺 热 塑 成 型 ， 生 产 出

2、的 板 材或 型 材 。 二 、 发 展 概 况n 早 在 几 十 年 前 ， 美 国 就 开 始 了 木 塑 复 合 材 料 的研 究 ， 但 由 于 加 工 技 术 不 成 熟 ， 与 塑 料 和 纯 木材 制 品 相 比 ， 有 很 多 性 能 缺 陷 ， 一 直 没 有 迅 猛的 发 展 。 随 着 工 业 技 术 水 平 的 突 破 ， 新 的 加 工工 艺 使 得 木 塑 复 合 材 料 的 使 用 性 能 大 幅 度 提 高 ，木 塑 制 品 的 市 场 迅 速 打 开 。 n 的 应 用 于 房 地 产 业 大 规 模 的 工 业 化 木 塑 复 合 挤出 始 于 1980s年

3、 代 ， 随 着 汽 车 工 业 的 迅 猛 增 长 ，汽 车 内 饰 件 的 需 求 空 前 加 剧 ， 随 后 木 塑 复 合 材料 一 直 保 持 稳 定 增 长 。 随 着 市 场 的 进 一 步 开 拓与 挖 掘 ， 木 塑 复 合 材 料 越 来 越 多 、 公 共 设 施 等方 面 。 n 日 本 木 塑 材 料 的 使 用 比 较 普 遍 ， 产 品 质 量 亦 较 优 良 。n 日 本 的 木 塑 研 发 机 构 经 过 十 多 年 的 努 力 研 发 出 高 品 质的 木 塑 材 料 。 其 产 品 具 有 自 然 的 木 材 色 泽 和 质 感 ， 已在 房 屋 建 设

4、和 内 装 饰 领 域 得 到 广 泛 应 用 ， 是 目 前 世 界上 品 质 最 高 的 产 品 之 一 ， 代 表 了 木 塑 材 料 替 代 天 然 木材 的 质 量 水 平 和 发 展 趋 势 。 n 国 外 对 木 塑 复 合 材 料 的 研 究 起 步 较 早 ， 技 术 开 发 和 应用 发 展 迅 速 。 为 了 降 低 成 本 ， 提 高 可 再 生 资 源 利 用 的比 例 ， 高 比 例 木 质 纤 维 （ 木 粉 ） 的 木 塑 复 合 材 料 在 近几 年 发 展 起 来 。 木 质 成 分 含 量 的 增 加 ， 给 制 备 工 艺 和界 面 相 容 性 的 提

5、高 增 加 了 难 度 ， 所 以 ， 如 何 改 善 木 质填 充 物 与 塑 料 基 体 间 的 界 面 相 容 性 成 为 该 材 料 的 关 键技 术 之 一 。 n 资 料 来 源 ： 中 国 产 业 竞 争 情 报 网2010-2013年 国 外 木 塑 复 合 材 料 生 产 消 费预 测 图 n 国 内 对 木 塑 复 合 材 料 的 研 究 起 步 较 晚 ， 但 发 展 十 分 迅速 ， 取 得 了 一 些 阶 段 性 的 成 果 。n 目 前 国 内 工 业 化 生 产 PP/木 粉 和 PE/木 粉 复 合 材 料 技术 已 趋 成 熟 ， 生 产 PVC/木 粉 复

6、合 材 料 技 术 也 处 于 起 步阶 段 。n 但 如 何 在 保 证 拉 伸 、 弯 曲 和 冲 击 强 度 等 物 理 机 械 性 的同 时 ， 降 低 生 产 成 本 ， 扩 大 原 材 料 的 供 应 范 围 ， 满 足大 规 模 工 业 生 产 的 需 要 等 技 术 方 面 的 课 题 ， 还 没 有 得到 很 好 解 决 。 国 内 部 分 木 塑 生 产 企 业 三 、 木 塑 用 原 材 料n 1 塑 料 n 2 木 纤 维 n 3 填 料n 碳 酸 钙 粉n 滑 石 粉n 硅 灰 石 粉 n 4 其 他 助 剂抗氧剂增韧剂润滑剂发泡剂颜 料 四 、 木 塑 生 产 工

7、艺n 1 生 产 线 2 上 料 装 置 3 挤 出 机 结 构 示 意 图 传 动 系 统挤 压 系 统机 头 加 热 冷 却系 统 挤 出 机 主 机 模 拟机 头 挤 压 系 统 传 动 系 统 图 5-18 普 通 三 段 式 螺 杆 加 料 段熔 融 段均 化 段 ？3 冷却装置 喷 淋 式 水 槽 （ 3） 喷 雾 式 冷 却 水 槽结 构 ： 在 喷 淋 式 水 槽 基 础 上 ， 用 喷 雾 头 来 代 替 喷 水 头 。原 理 ： 用 压 缩 空 气 将 水 箱 中 的 水 通 过 喷 雾 头 喷 出 ， 接 触 产 品 后 受热 蒸 发 ， 带 走 大 量 热 量 。另 外

8、 ， 有 时 可 以 采 用 密 闭 的 水 槽 中 抽 真 空 的 方 法 ， 产 生 喷 雾 ， 低压 下 气 化 ， 达 到 冷 却 效 果 4.牵 引 装 置 4.牵 引 装 置 4.牵 引 装 置 5.其 他 装 置切割装置 五 、 木 塑 的 优 势n 1.产 品 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 。 n 2.产 品 摒 弃 了 木 材 自 然 的 缺 陷 、 如 龟 裂 、翘 曲 、 色 差

9、 等 、 因 此 无 需 定 时 保 养 。 n 3.产 品 弯 曲 特 性 强 ， 适 合 用 于 室 装 各 种刨 花 板 条 与 装 饰 材 料 等 。 n 4.产 品 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 。 n 5.产 品 具 有 防 火 、 防 水 、 抗 腐 蚀 、 耐 潮湿 、 不 被 虫 蛀 、 不 长 真 菌 、 耐 酸 碱

10、、 无毒 害 、 无 污 染 等 优 良 性 能 。 n 6.产 品 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 。 n 7.产 品 质 坚 、 量 轻 、 保 温 、 表 面 光 滑 平整 , 不 含 甲 醛 及 其 他 有 害 物 质 、 无 毒 害 、无 污 染 。 n 8.加 工 成 型 性 好 ， 可 以 根 据 需 要 制 作 成 较 大 的 规 格 以及 十 分 复

11、 杂 的 形 状 塑 木 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 ； 塑 木 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 等 。 六 、 木 塑 的 应 用n 木 塑 复 合 材 料 既 具 有 热 塑 性 塑 料 的 易 成形 性 ， 又 有 类 似 木 材

12、的 二 次 加 工 性 ， 如可 切 割 、 能 粘 接 、 可 涂 饰 ， 且 具 有 抗 虫蛀 、 耐 老 化 、 吸 水 性 小 、 可 重 复 利 用 等优 点 ， 故 可 广 泛 应 用 于 各 个 领 域 。 n 1.包 装 行 业 木 塑 复 合 材 料 目 前 在 国 际 上 应 用 最 广 的 产品 是 托 盘 。n 北 美 ： 2亿 多 个 /年n 日 本 ： 约 300万 个 /年n 中 国 木 托 盘 8000万 个 /年 ， 木 塑 托 盘 也 将 占 据 一 定 市 场份 额 。 n 2.铁 路 轨 枕 目 前 ， 木 塑 复 合 材 料 铁 路 轨枕 因 成 本

13、偏 高 用 量 不 大 ， 但 却 很 有 前 景 。如 何 进 一 步 降 低 成 本 ， 已 成 为 是 否 能 推广 应 用 的 关 键 。 3.建 筑 行 业 n 4.园 林 庭 院 5.市 政 n 6. 汽 车 内 装 饰 件 n 美 国 “ 福 特 ” ， 德 国 “ 奔 驰 ” 、 “ 奥 迪 ” 、 “ 宝 马 ” ，日 本 “ 丰 田 ” ， 法 国 “ 雪 铁 龙 ” ， 瑞 典 “ 沃 尔 沃 ” 等名 牌 轿 车 的 内 装 饰 基 材 ， 均 在 不 同 程 度 水 暖 工 使 用 了木 塑 复 合 材 料 。n 采 用 木 塑 复 合 材 料 制 造 轿 车 内 装 饰 件 基 材 ， 已 经 成 为此 类 产 品 发 展 的 趋 势 。 n 录 像 1 美 新 n 录 像 2 福 瑞 森 七 、 安 装