木塑復合材料定義及市場淺析

                  （ 劉濤 上海匯精亞納米新材料有限公司  201499）

木塑復合材料(Wood-Plastic Composites,WPC)是采用木纖維及其他粉體材料填充、增強，經熱壓復合、熔融擠出等不同加工方式制成的改性熱塑性材料。其具有與硬木相當的抗壓、抗彎曲等物理機械性能，并且其耐用性明顯優于普通木質材料。表面硬度高，一般是木材的2-5倍。近年隨全球資源日趨枯竭，社會環保意識日見高漲，對木材和石化產品應用提出了更高要求。在這樣的背景下，木塑復合材料這種既能發揮材料中各組分的優點，克服因木材強度低、變異性大及有機材料彈性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用廢棄的木材和塑料，減少環境污染。生產出的板材或型材主要用于建材、家具、物流包裝等行業。

   一： 木塑材料加工： 

聚合物中可以加入一些中空粉體材料-空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠，通過粉體中大量的結晶空洞，吸附劑可以捕捉產生異味的有機小分子。分子捕捉吸附劑已經成功應用于聚烯烴擠出管材、注射和擠出吹塑的器皿、隔絕包裝材料，擠出外包裝和密封材料。分子吸附粉體還可以作為除濕劑加入塑料中以除去其中的水氣。

不同尺寸和形狀的擠出制品增加了木塑復合材料的多樣性。 當型材不要求具有連續片形結構或者是部件具有復雜的結構設計，木塑型材可以是通過注射成型或者是模壓成型。加工者有時要面對木塑材料在加工過程中如何完全充模的問題，為了解決這個問題，他們需要添加流動性好的球形材料-空心微珠，以增加熔體的流動性及降低密度。

 水氣會劣化復合材料的性能而且還有助于孳生微生物，因此在使用木填料之前一定要先除去水氣。加工成型之前木填料的要進行干燥處理，一般要求處理后的水氣含量要低于1%。 木塑材料處理 需適當添加偶聯劑來改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉與樹脂之間的界面親和力。

塑料基體也需要加入各種助劑來改善其加工性能及其制品的力學性能。如：加入一定比例的增強增硬材料-晶須硅，能顯著提高制品的硬度、耐高溫防火及耐老化性能。

加料過程木粉結構蓬松，不易對擠出機螺桿喂料，特別是木粉中含有較多的水分時常會出現“架橋”和“抱桿”現象。 加料的不穩定會導致擠出波動現象，造成擠出質量和產量降低。加料中斷，物料在機筒內停留時間延長，導致物料燒焦變色，影響制品的內在質量和外觀。采用強制加料裝置以及合理輸送方式，以保證擠出的穩定。

加工過程中的排氣 木粉中所帶有的小分子揮發物質和水分極易為制品帶來缺陷，而前處理又無法完全清除它們。所以木塑復合材料擠出機排氣系統的設計要比普通塑料擠出機給予更多重視，有必要話可以進行多階排氣。 在很大程度上，排氣效果越好，擠出制品質量也越好。 構型設計 木塑復合材料擠出過程中，螺桿的構型起著十分重要的作用。

合理的螺桿結構能降低螺桿與木纖維的摩擦，產生適當的剪切和分散混合，使含有大量木粉的物料體系能很好的均勻塑化。 模具設計和冷卻定型 除了保證流道設計的圓滑過渡與合理的流量分配，木塑復合材料由于對于建壓能力與溫度控制精度有更高的要求。

要獲得好的纖維取向和制品質量就要確保機頭有足夠的建壓能力和長的定型段，甚至在壓縮段和定型段采用雙錐度結構。木塑復合材料的導熱性差，且其制品多為異型材，冷卻定型較困難，多采用水冷定型。冷卻流道合理設計保證高效冷。

二：木塑材料性能：

1、產品具有與原木相同的加工性能，可釘、可鉆、可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，表面光滑細膩、無需砂光和油漆，其油漆附著性好，亦可根據個人喜好上漆。

2、產品胩有比原木更優良的物理性能，比木材尺寸穩定性好，吵會產生裂縫、翹曲、無木材節疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復合表層可制成色彩絢麗的各種制品，因此無需定時保養。

3、能夠就會多種規格、尺寸、形狀、厚度等需求，這也包括提供多種設計、顏色及木紋的成品，給顧客更多的選擇。

4、產品具有防火、防水、搞腐蝕、耐潮濕、不被蟲蛀、不長真菌、耐酸堿、無毒害、無污染等優良性能，維護費用低。

5、產品使用有類似木質外觀，比塑料硬度高，壽命長，可熱塑成型，強度高，節約能源。

6、 產品質堅、量輕、保溫、表面光滑平整，不含甲醛及其他有害物質，無毒害、無污染。

三：木塑材料優點 ：

（1）防水、防潮。根本解決了木質產品對潮濕和多水環境中吸水受潮后容易腐爛、膨脹變形的問題，可以使用到傳統木制品不能應用的環境中。

（2）防蟲、防白蟻，有效杜絕蟲類騷擾，延長使用壽命。

（3）多姿多彩，可供選擇的顏色眾多。既具有天然木質感和木質紋理，又可以根據自己的個性來定制需要的顏色

（4）可塑性強，能非常簡單的實現個性化造型，充分體現個性風格。

（5） 高環保性、無污染、無公害、可循環利用。產品不含苯物質，甲醛含量為0.2，低于EO級標準，為歐洲定級環保標準，可循環利用大大節約了木材使用量，適合可持續發展的國策，造福社會。

（6）高防火性。能有效阻燃，防火等級達到B1級，遇火自熄，不產生任何有毒氣體。

（7）可加工性好，可訂、可刨、可鋸、可鉆、表面可上漆。

（8）安裝簡單，施工便捷，不需要繁雜的施工工藝，節省安裝時間和費用。

（9）不龜裂，不膨脹，不變形，無需維修與養護，便于清潔，節省后期維修和保養費用。

（10）吸音效果好，節能性好，使室內節能高達30%以上。

 四：木塑材料應用：

木塑室內門、踢腳線、整體櫥柜、衣柜、外墻掛板、天花吊頂、裝飾墻板、戶外地板、護欄立柱、塑鋼涼亭、園林護欄、陽臺護欄、圍圃柵欄、休閑長椅、樹池、花架、花箱空調架、空調護罩、百葉窗、路面標示牌、運輸托盤、等等。 木塑材料應用靈活，可以應用于木材加工的任何領域，取代木材的最好環保材料。
    木塑產品在國家的低能耗中起了至關重要的作用，是一種可循環利用的產物，國家的幾大工程中應用較為廣泛，其中在北京奧運的建設及世博會建設中木塑為綠色環保作出了巨大貢獻。

五：木塑材料行業分析 ：

國外木塑產業以北美為代表，北美地區是世界上木塑復合材料發展最快和用量最大的地區，主要用于風格粗獷的戶外建筑，其木塑制品及其制造技術均不太追求精致。美國的木塑企業，已經形成了完整的產業鏈，其特點是規模大，產量高，年產一般都在數萬噸以上。

中國木塑還是一個朝陽產業，中國市場與北美市場相比，木塑復合材料及制成品的增長還有相當大的空間。國內木塑復合材料的設計、制造已經達到國際先進水平。

木塑材料標準 GB/T 24137-2009《木塑裝飾板》 GB/T 24508-2009《木塑地板》 LY/T 1613-2004 《擠壓木塑復合材》

比較優勢 -木塑模板與主流模板的性能比較 ，顯著降低成本，且環保節能。

在復合材料中使用回收塑料更能進一步降低成本。

★ 1、對環境友好： 使用再生材料（木粉與塑料） 不需要作防腐處理

★ 2、不需要日常維護，使用壽命比木材長 不吸濕、潮，不腐爛，防蟲 不破裂、開裂、不變形 對冷、熱環境不敏感

★ 3、聚烯烴類木塑復合材料機械性能好，可廣泛 作承載結構材料使用；

★ 4、聚烯烴類木塑材料95%的原料為再生材料，所以成本較低，同時產品可100%再回收利用；

 ★ 5、PVC類木塑復合材料通過微發泡提高沖擊強度、降低比重，真正仿木。

六：木塑材料社會效益：

1、我國建筑模板鋼竹木材用量巨大 隨著我國以及各項工程建設的連連上馬，模板行業得以快速發展。我國建筑模板行業年均生產規模增速將在15%左右。

2、建筑模板對于鋼材木材消耗量驚人，資源浪費嚴重 我國每年新生產鋼模板的產量為3970萬平方米，如果折算成重量相當于27個北京鳥巢鋼材用量”

3、木塑建筑模板替代傳統建筑模板的社會效益 在我國積極應對氣候變化、大力推行節能減排的形式下，如果在建筑模板行業，能使用可替代鋼材和竹、木的材料，環境效益、社會效益無疑是巨大的。

目前建筑模板市場需求在2000億以上，木塑建筑模板在未來的3~5年將占有市場份額的30%—50%，市場前景十分廣闊。木塑復合材料作為建筑模板使用時，可以大幅度提高施工效率，縮短施工時間。木塑模板較傳統模板單次綜合使用成本可節省30%左右，輔助成本可降低40%左右，直接顯著降低工程建造成本。

    國內木質基礎原材料已歷兩代：第一代為木材和據材，第二代為膠合板、纖維板、刨花板、木質紙漿為代表的人造板。 2003年我國人造板產量已居全球第一。第三代為木塑材料，已經在市場上大放異彩，木塑材料兼具塑料和木材兩者優良性能，在門板材料中占有絕對優勢，市場潛力巨大。

國內木塑生產企業中，大多數是國外生產廠商，且產品大部分外銷。 中國化工材料檢測部門對該材料的性能及環保性都經過嚴格的檢驗，來保證廣大消費者權益不受到傷害。 機械性能好，可以像木材一樣鋸、刨、釘等機械加工，具有堅硬，強韌，耐久，耐磨的性能；發泡后形成大量均勻規整的泡孔，可使制品得地節約成本。實驗表明，與未發泡PVC/木粉復合材料相比，擠出發泡后密度可降低50%，可達0.6g/-1.0g/cm3.發泡后均勻規整的泡孔結構可鈍化裂紋尖端斷裂伸長率可顯著提高。它也是一種環保材料，原料廉價豐富，可回收，可減少環境污染，保護森林資源。 木塑材料種類 木塑的概念和產品被帶入國內市場后，受到部分公司和消費者所看好，隨之木塑產品便顯露出來在建筑材料市場上。

國內木塑主要的材料分為PE木塑和PVC木塑兩大類。 PE PE木塑的優點： PE木塑材料有優秀的防水性和防腐性，硬度高，受熱易變型屈曲，但采用加厚或多孔空心結構效果好。

PVC木塑的優點：

1.PVC木塑產品可以用新料，也可以用舊料做，改性也較容易，補充的量看產質量量而定；

2.PVC可以做成低發泡的木塑產品，這樣成本更低，認為合適可使用共擠形式（雙料兒多料共擠或鋼塑共擠），強度和木紋感都不錯；

3.PVC可以二次加工 多樣外表紋飾或油漆涵蓋UV漆，產品好看且色牢度好；

4.PVC木塑制品的防水防腐性也一樣優良。

PE木塑和PVC木塑的差別

①制法不同：PE木塑產品的制備主要采取冷推法；PVC木塑產品的制備可分真空成型、冷推法和三輥遏抑。

②原料不同：PE木塑的材料主要是二、三級PE回收料加木粉、鈣粉和少量改性劑。制造PVC木塑的材料主要是PVC樹脂粉、PVC回收料、木粉、石粉和部分改性劑等等。

③性能不同：PE木塑產品重，硬度高、脆性大、蠕變也大。PVC木塑產品重量輕、硬度差、韌性好、有蠕變，沒有PE木塑產品大。 ④用途不同：PE木塑的產品主要是以室外園林建設為主，如護欄、地板、垃圾桶、花池，托盤等等。 PVC木塑產品主要是室內一點扮飾料，如門、地板、踢腳線，門套等等。 木塑材料還有一個較好的門類—–ABS木塑，ABS木塑產品易加工、強度好，也可以做木紋效果，好看不易損壞。

木塑復合材料的最主要用途之一是替代實體木材在各領域中的應用，其中運用最廣泛的是在建筑產品方面，占木塑復合用品總量的75%。木塑復合材料主要使用場所及用途見表1.3-1。

表1.3-1木塑復合材料主要使用場所及用途

木塑材料與其他材料的性能比較