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1、木塑复合材料及其生产工艺,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,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，生产出的板材或型材。,二、发展概况,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
2、材料的使用性能大幅度提高，木塑制品的市场迅速打开。,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。,1991年，国际木塑复合材料会议在美国召开。在1990s年代的十年间，美国木塑每年的增长都在10%以上。美国已经有50多家年产量在万吨以上的木塑企业，其中最大的几家公司已在纽约证券交易所上市形成了一个从产品开发、原材料收集、设备制造、模具研发、制成品生产到行情营销的完整工业。,欧洲木塑工业总体发展不如北美地区，但近年来有加快走向。木
3、塑企业不多，产量和科技水平与中国企业相称，但其拥有强盛的装备制造能力，发展潜力不可小视。欧洲人对木塑材料的要求比较细腻，对品种花色的需求也高于北美，室内装修装饰和户外建筑齐头并进，但使用科技和商品行情还不甚成熟，有高速增长的空间。,日本木塑材料的使用比较普遍，产品质量亦较优良。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。,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
4、（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。,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,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。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/木粉复合材料技术也处于起步阶段。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
5、塑生产企业,三、木塑用原材料,1 塑料,PE、PP、PVC、ABS等热塑性树脂酚醛树脂、胺基树脂、环氧树脂等热固性树脂,2 木纤维,木本纤维，如：锯末、刨花、木屑、竹屑以及椰壳等，草本纤维，如：麦草、棉秸、麻秆、糠、大豆皮、花生壳、棉秸秆、葵花秆、甘蔗渣等,3 填料碳酸钙粉滑石粉硅灰石粉,4 其他助剂,抗氧剂,增韧剂,润滑剂,发泡剂,颜 料,四、木塑生产工艺,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,（1）、浸没式水槽,？,3 冷却装置,喷淋式水槽,（3）
6、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，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,打磨装置,轧花装置,五、木塑的优势,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。,2.产品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。,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。,4.产品独特技术能
7、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。,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、无毒害、无污染等优良性能。,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1/21/3，性价比有很大优势。可热成型，二次加工，强度高，节能源。,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。,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
8、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,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。,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。北美：2亿多个/年日本：约300万个/年中国木托盘8000万个/年，木塑托盘也将占据一定市场份额。,2.铁路轨枕 目前，木塑复合材料铁路轨枕因成本偏高用量不大，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,4.园林庭院,5.市政,6.汽车内装饰件 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。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。,录像1 美新,录像2 福瑞森,七、安装,
