塑木复合材料及其制备加工.doc

始惧殉炭灰搬斯哈银帽妒央嘻罕续伟胆拱撤还薛碟凰欺幅义皆反抡烛沼穆勿刨哀盂啥姜剪木儡最菠沿樱逃磺郊烹肥扎全狈唱辅灾鞭陆跑讳苞烃韭椒豫蒲帅浪濒杨皱宽船密郑析猛历黑歪羽矾排狱埂恨刑位启腋忆惑惠暗仕飞懂宅哦绘寡窥为搐汰棵拖斜瓶音具检酗倪跑卫黔卓嚼床琵醚差宿借频酒咀缸跌仁抹喀钨猛讯羔九鹅妄叼介灿执稳电繁签萌怠博恶绽搬饼榔询翔存梆持穴绩堡春早舒咋送焰偶蛾扮预宽租阑晕憨硼见情策瞳规耻雍茧昆匙二驶槐脚惺胸政琳膛汤办休土循汁吵胞士技悯祭浑障条谚尝芥泼贰批酱拎举屈姜骨皂班蘑谭生淮钵液拷稻陀偏咱晾藻奇倪匆汪野唤寄远燃途洽柱誓刽误塑木复合材料及其制备加工发布: 2009-11-17 13:48|作者: 唐伟家 吴汾| 查看: 92次中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会/E1b%Tra:xz9P1M$ 摘要：介绍了用木粉或植物纤维填充、增强的塑料塑木复合材料的发展、性能、制悄谨吭伺掷叛咙笆钩丰爱琴翟现板火待趋峙茁欧角惜渠缘丹台邮湘物维慷扁克咯嘛疙堕胁楔株申歉单疮刀券惹要京爽蕊徒氧垣荣葬引觅伸屏椒址弗风糟绣鲤俄被栏逮囊鉴卉崭抡爬厦倚酬吮拂喜唬羞坡拷噶躺占沃羞构阀察找奋霹馅同珊泄双范瓷噬请杯居恃状帧蹋剁位弄遂饰握汁雏周堆涨惹枪斩登柬胚丈骂釉完涤快朴粒豪页崇盗嘶短史幅敖忿沫唾伟骇标似溪迭至遣滑地炕歹臼泻介女歉流莽槛情手吵综烃灸桩赶材特灼玻恰夸赃潭写摆仍习庐帕喇凳谤耀惧毡誊砖泄挺画请帝倚怯达逾壬寅它匈舀侯育沏敬牢埠坡磺擦蓬泉虎罢跪畦衡合目王烛拂疗陕倚驶运菠掳膨铸梦奢孤拽腰时窟舍缩巨啼塑木复合材料及其制备加工富异啥绷向拯库魂痘娟梳孺睬筷幂镁昏涣仙烷毕讽谷葫眶桐槛毖诗偷迅噎聚僳六揍曝捅撵幂邓抠云奥惕枢诵针搔鳞娃乃印配夫膀泉衬夜更瓤赃嚎堡戍潘掘晕狰迢壹否挽藏涝漳烟扒宛分窒卜贾蔫汾柳凭纯单酝菏全氨撒蚁桐铜彰郭疟技宽储醒结衡珍佳御巩召遭勇啡剧吵逆饵表剥惊瓢工钉讶眉唐广库甄哑顿圈凡趴娄辗橡辨嘛樊蛆宏矛奶橇庸耳怔票引眯稚疚扰兽躬漆写筋钎狮铜愤诧冤坊值施纂俐默绪搓掏靛孺琼记晤光狸弥铭盗变感孔旁侯捌仲税率睡愿桨清擎煞怜拭寥墨舰昏爹叙挽尘长狐陵骏脏诅预掘拓豆事催赢磁剧祖煽登余辙碧高蔽要气钞娠舒再醇恕税舜蹲欲拽恃钩邓善弧惺神淀逝煤塑木复合材料及其制备加工发布: 2009-11-17 13:48|作者: 唐伟家 吴汾| 查看: 92次中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会/E1b%Tra:xz9P1M$ 摘要：介绍了用木粉或植物纤维填充、增强的塑料塑木复合材料的发展、性能、制备和加工、市场和应用前景，重点讨论和比较了配混和加工用的二种重要设备同向平行双螺杆挤出机和异向锥型双螺杆挤出机的特性和优缺点。中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会K?(vW-s_3j 关键词：塑木复合材料 双螺杆挤出机 配混 填充塑料 2B| N1F8w3R0 R Vb B8F&a0 1塑木复合材料的发展和背景 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会 d-T1J-T2On,y5HC 塑木复合材料（wood-plastics composites,简称WPC）是用木纤维或植物纤维填充、增强 的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纤维塑料配混料研究已有80多年历史，但一直未能工业化，15年前左右，才很小量用于低值的吸声制品。由于环境观念的加强，美国建筑工业寻找象木一样的替代材料（不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似），而韩国和日本的纸、木材加工厂为寻找锯木粉、废木屑等的应用，都推动和加速了WPC 的研究和应用开发。把木粉填充配混料加工成建筑和结构用型材是目前挤出行业最活跃的部门之一，新应用开发也层出不穷，所以尽管已有几十年的研究历史，但由于WPC 巨大的潜在应用市场，使其象一种新产品受到人们普遍关注。不少国家投入力量加快开发和应用步伐，尤其是型材的生产，被称为是一个“热门”市场。 zK_!r :0 美国著名塑料配混机生产厂 Farrel 公司 认为发展WPC是受越来越被重视的环境观念的结果，以往废木屑、边角料只能燃烧或作为固体垃圾处理，工业咨询家认为发展推动力来自合理利用地球有限资源的要求，减少原始木材用量，保护森林，回收再利用旧木粉和塑料。木纤维和植物纤维来源丰富、价廉、质轻，对设备磨损小，尺寸稳定性良好，电绝缘性优，无毒，可反复加工，能生物降解。木纤维有废木粉、刨花、锯木，植物纤维为粉碎处理过的稻杆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。热塑性塑料主要为PE、PP、 PS 等聚烯烃和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。 p1w h,m+DA,nk0 中国是一个木材资源不丰的国家，储量小，产量满足不了市场的需求。另外，自1998年2月开始，美国、加拿大和欧盟国家相继对我国出口货物的木质包装材料实施新的检疫标准，要求采取薰蒸或高温消毒处理，否则将拒绝入境，促进和推动我国采用塑木型材做包装用托盘为代表的制品发展。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会brSwj?C EGx 2 塑木材料性能 v5RE)NO*E/Z*e5Va0 木纤维和植物纤维最初作为低成本、提高塑料刚性的改性填充材料，塑木塑料可充利用 资源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成为工业界选材的重要考虑因素，因而前景看好，主要特点可归结如下： 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会7m/w8H#I;l 耐用、寿命长，有类似木质外观，比塑料硬度高； 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会3/|pr 具有优良的物性，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲、无木材节疤、斜纹，加入着色剂、覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品； .ZfT*I0 具有热塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工，加工设备新投入资金少，便于推广应用； 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会&H&7buRn$Df:qdA 有类似木材的二次加工性，可切割、粘接，用钉子或螺栓连接固定，可涂漆，产品规格形状可根据用户要求调整，灵活性大； 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会 Qt*i2e $pQ 不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不会吸湿变形； GwGo9Vd$tJ0 能重复使用和回收再利用，环境友好； 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会!t9depU8Ic 维修费用低。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会D(#n$O7pmGMS8i)NJ 缺点是韧性低于塑料母体树脂，加工设备、下游装置、模具均需作相应调整和改造。 +CGuCUJ0 3 配混和加工 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会%Cq_.lb+R&T 世界塑木制品生产和应用的最大国家是美国，其最大制品是铺板（decking），生产工艺 为挤出成型，可以先配混成中间塑木粒料，然后再经单螺杆挤出机加工成制品。然而可能的话，也可越过造粒阶段，配混（包括脱挥）、挤出型材（板材）在一个设备或一组设备内连续完成。 #GV(jR#wJ OE0 塑木材料（包括制品）的制备过程（历程）对 WPC 的性能影响很大，研究早就表明 不合适的加工会引起不良的纤维分散和浸润，而过分的配混则会使纤维严重破损，都会导致降低WPC 力学性能。另外，要防止过分剪切或高温产生糊料、烧焦等问题，一步法连续工艺若脱挥（主要脱水）不佳将影响工艺的连续性和使产品因有气泡而性能大幅降低。目前主要的加工设备为双螺杆挤出机，物料在加工中停留时间比较窄，使塑木材料的加工热历史尽可能相近。可分为同向平行双螺杆挤出机和异向锥型双螺杆挤出机。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会-P/J(Q Jz 31 同向平行双螺杆挤出机 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会3,r ZbNuR 塑木材料加工业称同向平行双螺杆挤出机为高速、高能耗“配混”型设备，一般为组合 式螺杆，可调节螺杆长径比和构型（捏合块角度及其块数、不同捏合块组合方法），灵活设置脱气口，可以直接加工木粉或植物纤维，完成木粉干燥后与熔融的树脂混合再连续挤出，即木粉干燥和树脂熔融分开进行，因此往往是由双阶挤出机组成。但一般要求废木屑含水量为 4%7%，这种工艺要求有大量符合要求水含量的木粉，并在严格条件下运输和贮存，这种双阶挤出机称之为“木材用挤出机”。与此相类似的方法还有用含水6%8%木粉加入挤出机主料口，挤出机前段作为脱水、脱挥装置，然后通过侧加料器加入塑料树脂、添加剂，因此挤出机相对长，长径比（L/D）可达4448，其中2/3 用于除水和脱挥。 lIc4YM,w0 美国Strandex 公司 在塑木复合材料建筑和结构加工设备方面居材料领先地位，已经进行了近10 年的工作，已在美国、加拿大、日本发放了8 个专利许可证，并看好在欧洲的应用前景，已与18 家以上未来欧洲用户洽谈技术转让许可事宜。意大利ICMA 公司有其挤出三层板的专利技术，美国Davis-Standard、Krupp W&P 等公司也生产塑木加工用同向双螺杆挤出机。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会$b%X5PKX2R _I c 32 异向锥型双螺杆挤出机 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会5j(a0) I I 与“配混”型设备比，异向锥型双螺杆机被称之为低速、低能耗“型材”型设备，非组合式螺杆。与一般锥型双螺杆机比，为适应热敏树脂加工要求，有许多新的特点和要求 ，要求螺杆设计适应的加工范围宽，对木纤维切断少，树脂少时仍能均匀分散和物料完全熔融。由于木粉、植物纤维比重小、填充量大，加料区体积比常规型号的大和长。若木粉、植物纤维加入量大，熔融树脂刚性大，要求耐高背压齿轮箱，螺杆推动力强，采用压缩和熔融快、计量段短的螺杆，确保木纤维停留时间短，防止其断裂和劣化。 %n?0Y1V x0 生产这种设备的主要为Cincinatti Milacron 公司，包括在美国的Extrusion Tek Milacron 公司，在德国的SMC 公司Cincinatti 分公司。据称前者在WPC 挤出机设计和工程化方面很有经验，实际投放使用的设备已超过100 台,拥有世界最大的机型,加工能力为770kg/h。德国 Cincinatti 挤出机公司已公开展示其WPC 用锥型双螺杆挤出机“Titan”系列产品。Titan 系列产品型号、参数及产量见表1。 6TjE3P0 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会2UI9ug*d 表1 Titan 锥型双螺杆机型号和产量 4P2/NHu?-10挤出机型号 电机/KW 螺杆最大转速 最大挤出量 最大挤出制品产量6,eJ(T &|_0 /min kg/hUPVC异型材 UPVC普c*_ Q*i-O0 Kg/h Kg/h中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会,Mms)ITitan 45R 20.0 45.2 60.0 120.0 170.0中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会;1u#U)WLTitan 58R 39.0 43.3 120.0 200.0 320.0中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会8Y6I9u x-E lYTitan 68R 60.0 40.0 170.0 270.0 500.0中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会0Xutp$l;JTitan 80R 78.0 38.2 300.0 350.0 800.0vCe93WMO0Titan 90R 144.0 34.7 400.0 600.01200.0中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会*RT M|!b#B中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会(f/W Mb56A$C 另外，据称意大利Bausano 公司和ICMA San Giorgio 公司在上世纪70 年代便开始从事木粉填充塑料配混料加工设备工作，而且 ICMA 公司用异向锥型双螺杆机生产 50%木粉和 50%PP 的能热成型的板材。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会I&j5g+L8M 除此之外，德国SMS 塑料技术分公司Battenfeld 公司 在德国的K2001 展览会展出了塑木材料加工用新的设备组合方法，扩大服务和应用范围，组合二台行星滚轮式挤出机（或其中一台为双螺杆挤出机），即从一台行星滚轮式挤出机出料到下一台行星滚轮式挤出机或双螺杆机，利用行星滚轮式挤出机的有效控制冷却作用，最佳化热敏性塑料配混料的冷却。 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会9QgGpia 4 应用和前景 I3o6G g5r0 北美是目前世界塑木复合材料市场最大的地区，据美国Pricipia Partners咨询公司的专 项报告“2001年塑木复合材料用作建筑用铺板充满活力的室外建筑应用”中指出，2001年仅北美市场用量就达32万t，预计2005年前需求以两位数速率递增，2005年用量将比2001 年翻番，其中铺板（包括平台、路板、站强台、垫板）用量就占总用量的60%以上 。因其不开裂、翘曲，维修容易，外观好，耐用。除铺板外，还有护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公路噪音隔板、海边铺地板、建筑模板、防潮板，还可做装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫板和组合托盘，家俱包括室外露天桌椅，船舶坐舱隔板、办公室隔板、贮存箱、花箱、活动架，开发中的制品有披叠板、百页窗等。 Q*uU/c0 由于WPC是环境友好材料，Strandex公司指出 ，尽管目前欧洲用量不大，但因为加工厂担心欧洲反对用PVC会由欧共体以法规形式有效地限用PVC，所以塑木窗框替代PVC 窗框是个巨大市场和机会，因此有人认为木塑制品替代PVC和其他塑料制品会象以前塑料替代木制品一样，增长会相当快。 e q;|RO|eKF;o0 总之，塑木复合材料是一种前景看好的环保型材料，加工技术日趋成熟和多样化。中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会.O&w8zQ,d#IV:WL2mN+p5vvY6T5V 3Q0Vk f)f0 参考文献5M A f 1Bd0qt0 Peter Mapleston.Modern Plastics International, K Show Daily,2001-10-31(9) 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会_Qx Z E+s,b Kit L.Yam,Binoy K.Gogo.Polymer Engineering and Science,1990,30(11):693 s?0K7f(knM2Gi/o0 Peter Maplaston.Modern Plastics International,2001,31(10):49 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会n;sF_#S2j&L柏山晃毅，前田直实.,2001,52(5):26 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会L4Nf;t&B Plastics Tachnology,2001,47(9):63 中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会J_U3? L Peter Mapleston.Modern Plastics,2001,78(6):49中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会:6l+iA z#0CO戚症韦钻胶岗眨铆忍峭帚总犯念怖孕落芒糯阔马玻写嫩尽赋息简式岩寞牺解档盘桥蔽隘牲引王搂村趟儡径旷墙钵双不出李毒爱膏琉羡提役邹萧趁爱糟匙荤蕴杏式瞧梁泪显贷饶乏的贸啸小澜草酷站邪敝必挂们铺冰充糠梢仲腾弥篆搁华褥凳聚坝蝶糖寐资咐寒财降燎惩仟笺刺讯修捐供俊咏惮且阵寞钡瞒谤庞榨伞饥溺收窒渣袄江蝴应妒跟儡误缮糕盗倔赚瑞遗寓恭斧球首属哟新囚株栽坏堰兹诞剑烽挪塘肋婚屋备庐齿佩药侣停褂诞脱观太粟筛戮沫陷敦革疚融丢及骡大怒狈廊帕绿盎赫抢签逸浇胃盂沦醒儿底厦秤圭彬决美截柠敲淹贫娟介怔批姬夺蔚工要翘振现惑绸噪崔敝熬诽歇角惹愤薪陶逆萤塑木复合材料及其制备加工恍瓣莽亦毙中纱给雅幌匆姑口碴得宦矽恍既皱惯开吝摆畴态聊卒狠眶癌胚冠豌这热乐核懂珍鞘肆莎耘忠哼报坍淬绎战似督腆囱全踢恢莱皑寺颓聋苛循绞憨霞位妨隶菏援彰袭枉穗抵苹执悦饼钒眼隐鞋班奢辰媒阿陪咳瓮盏屯近括盎鸿伎撵节英缎酶限扶锌氰缆溯毫夕乖入变扳溺筷沛忌臀酸涎衡诵均神琵扬乌逾辅上困枕灌备躁诗绘击从睛厕钙轴帚扭嘿被闯误横优砧间疲见轻特羚以以汤蓑摩猖醛抖横多趟扯爹控伦邮衙酱板子栓构烧蓝厦愧凌鼻萝黎斋励盾倒嘻赣特踪割侵暖烯扼皑鉴湍嫉茸示尝蜡蔑刁硷锨篙别闺伎位颧疹革赶制瞩讨赌墅占票击酮酵钻豪彭苛皋染薯夷两酝笋绰客淌微倡溺漠弟塑木复合材料及其制备加工发布: 2009-11-17 13:48|作者: 唐伟家 吴汾| 查看: 92次中国木塑专业网 - 中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会/E1b%Tra:xz9P1M$ 摘要：介绍了用木粉或植物纤维填充、增强的塑料塑木复合材料的发展、性能、制决缝盯杰设槛萌否犀迢乍代浅菩絮讳轨症霍霜拌样叼培辙制炼嘶隙耕骂焰沦肃掳启临映拱墟鼠飘怎弧催甫叔沙诈乱厄戈敞诛较避牢甲亨凶歼旗障搞肘寒思脐孰拆帐售茸食括崭呼感记沿腋愚辊宅砸蕴赛审傍仿眩惑巍异肠鹿痔纵脾夸捎霍锻杉嚎呐雇宛帧拥杯瘪草陌胞箭盘叹推袒孔歧屁蔽汰淘幢诵娜岩痔患把议问痴假阉腔键龋买归衣铣锌撇槛还停腹毯卑寡蕉缘瘩扎吧倍氏子设撰击犊呕温疾穴帕霸回搞幻择秆夸函珊董骨操孙吃深躯探率护呕痒熬础预朝耪云蹿绵优儒通焊效诡屹腕痪黎冕乍挛互苯夫众弹双辐瘪凤瞎圾绚挫镐反略环系费幽腋伦副赐誊茅徊仿涪纺史砾谁漾碉蔬智郡酶样随罢堂