1.概述
近十几年来,从北美开始发展了一种新型的挤出塑料制品,是植物纤维和树脂的一种复合材料,我们称为木塑制品。木塑制品常用的树脂有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。最初木塑制品的开发主要是使用回收塑料来生产的,植物纤维又多是工农业的废弃物,因此被称为可持续发展产业、环保产业等。但是随着研究的深入,发现如果要高效率稳定生产高质量的木塑制品,需要使用新树脂来生产。这主要是由于回收料成分不确定,性能波动很大,工艺无法控制,特别是国内的PVC回收料中一般含有大量无机填充物,难以再次利用。但是木塑生产在环保、循环经济、价格等上仍然有一定的优势。因此国内目前已经发展到近50万t/年的规模,是一个值得关注的行业。表2-19是木塑制品与木材基本性能的比较。
表2-19 木塑制品和木材的基本性能
① 百分数均为质量分数。
木塑制品目前还没有国家标准,有两个行业标准可以参照:LY/T 1613—2004《挤压木塑复合板材》和BB/T 0020—2001《组合型塑木平托盘》。
2.特点与产品类型
木塑制品与木材相比:可不需要再处理而在户外直接使用,抗紫外线,防水(水浸30天,吸水率不大于0.5%);防腐蚀、防蛀,耐磨性比衫木高7倍,使用寿命比木材长,价格比木材低。与塑料相比:具有天然木材的芳香,木质感和木纹;二次加工性能好,可锯、可刨、可钉,握钉力为木材的3倍、木屑板的5倍;价格低于纯塑料制品。
木塑制品基本是装饰材料或者是结构材料,以挤出生产为主,目前的六大系列产品如下:
2)木塑厚板(中空板)。用于建筑模板、集装箱地板、仓库垫板,车船铺板,整门、家具板等。
3)木塑异型材。用于景观构件、托盘、包装箱、隔离板、护栏、门窗框等。
4)木塑装饰材。用于各种装饰材料,地板、踢脚线等。
5)木塑管材。用于代替纸管芯、仿古建筑用管等。(www.daowen.com)
6)注塑制品。
3.原材料
木塑制品用的植物纤维有木粉、竹子、桔杆、黍壳、花生壳等。木塑制品填充植物纤维量一般达到30%~70%,用聚氯乙烯作为基料的由于流动性能比较差,因此高填充要困难一些。有资料报道,国外聚丙烯木塑制品填充比率有达到85%的。
天然植物纤维含水率较高,木粉含水率通常在5%以上,有的纤维甚至达10%~15%。未经干燥的木粉直接使用会引起制品起泡、烧焦,甚至在机筒内剧烈汽化发生喷料。现在的研究已经掌握了对植物纤维的干燥预处理工艺,并且已经开发有植物纤维热风干燥专用设备。关键要掌握干燥的温度和时间。其中干燥温度是最重要的,温度过高木粉会发生分解和碳化,一般干燥温度掌握在上限200℃,下限80~120℃之间。
植物纤维的化学组成主要是纤维素,这种多羟基化合物无论从分子的组成还是从分子的极性来说,均和聚烯烃类高分子有很大的不同,两者兼容性很差,不能直接混合使用。由于植物纤维的多孔性特征,使用传统的偶联剂处理效果很差,因此偶联剂的选择、用量以及处理工艺是技术关键。木塑制品挤出过程中润滑剂的选择也很重要。植物纤维的干燥预处理及偶联剂处理,再加上润滑剂的选择就是木塑制品中最关键的配方技术。
植物纤维脱脂化(硝化)处理,是提高木塑制品质量以及提高植物纤维填充比率的关键,我们所看到的高品质的国外木塑制品样品都是填充经过脱脂化(硝化)处理植物纤维的。国内这项工作的研究已经开始,但是还没有能够达到工业化大规模应用的阶段。
我国的木塑制品开发是从1999年开始的,与北美以聚烯烃类为主不同,我国聚氯乙烯木塑制品比较多,主要是因为许多聚氯乙烯型材厂为开发新产品,选择了不需要另外投资的聚氯乙烯木塑型材。近几年,国内聚乙烯、聚丙烯的木塑制品也逐步发展起来了。
一般用于景观构件、托盘等的木塑制品是低端产品,市场价格比较低,如果不使用回收塑料,利润空间不大。高端产品是用于室内装饰和建筑门窗的型材,最好的产品是塑料全包的木塑型材或者是与塑料的共挤出的制品,市场价格高于U-PVC型材的价位,但是由于加入了大量植物纤维,因此有较大的利润空间,需要解决的是控制木塑型材长期使用中的变形问题。与有型钢加强的U-PVC型材相比,控制木塑型材的长期变形在允许范围内是一个技术难点。
图2-43、图2-44是典型的木塑景观构件照片,这种新的建筑材料所构建的结构,给人以耳目一新的感觉。这就是木塑制品市场竞争力所在。
图2-43 木塑景观构件1
图2-44 木塑景观构件2
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