塑木復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

時(shí)間：2023-02-13作者：七真（東營(yíng)）新材料科技有限公司瀏覽：86

塑木復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

近年**森林資源日趨枯竭，如何保護(hù)森林資源并尋求人工合成新材料來(lái)替代木材的呼聲愈來(lái)愈烈；與此同時(shí)，越來(lái)越多的塑料垃圾和廢棄木材導(dǎo)致的污染問(wèn)題，也成為了各國(guó)**與民間環(huán)保組織面臨的頭等大事。

 

然而，拯救環(huán)境的解決方案不是完全摒棄塑料（禁塑），而是要開(kāi)發(fā)新材料。塑木就是在考慮資源循環(huán)的前提下，開(kāi)發(fā)研制出的一種可塑性復(fù)合材料，將廢木材、廢塑料做為原材料進(jìn)行再利用，制造新的材料。這種材料經(jīng)過(guò)再生后，無(wú)論從質(zhì)感和手感，都可以替代**木材及部分其他復(fù)合材的功能及使用范圍。

 

概念

 

熱塑性木塑復(fù)合材料(wood-plastic composites，WPC)是由熱塑性塑料（如PE、PP、PVC等）與生物質(zhì)纖維材料（包括**纖維稻殼、木粉、竹粉、麥秸、秸桿等）復(fù)合而成的一種新材料，塑料在復(fù)合材料中呈連續(xù)相，生物質(zhì)纖維為分散相，具有塑料和木材的雙重特性。木塑（又叫塑木）復(fù)合材料這種既能發(fā)揮材料中各組分的優(yōu)點(diǎn)，克服木材因強(qiáng)度低、變異性大及**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(huán)境污染、提高材料附加值的產(chǎn)品愈來(lái)愈受到人們廣泛關(guān)注，已被當(dāng)今世界上許多國(guó)家逐步推廣應(yīng)用的綠色環(huán)保新型材料。

 

很多生產(chǎn)、使用人員會(huì)對(duì)“塑木”和“木塑”兩個(gè)名詞有所困惑，尤其是對(duì)初次接觸者。筆者認(rèn)為統(tǒng)一為“塑木”比較合適，原因首先是該材料主要用來(lái)替代木材，是一種用塑料和木質(zhì)纖維合成的“木”；其次，中國(guó)生產(chǎn)的塑木產(chǎn)品中木質(zhì)纖維的含量大多都大于50%，以木為主；再者，在美標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的定義中表述了以木質(zhì)纖維為基礎(chǔ)原料的意思，“木”是主體；最后，國(guó)內(nèi)外對(duì)這種材料的別名，如“塑膠木”、“環(huán)保木”、日本的“愛(ài)因木”等，都是強(qiáng)調(diào)“木”，因此稱其為“塑木”較合理。而有部分人之所以稱之為木塑復(fù)合材料，更多的原因可能在于英文簡(jiǎn)稱WPC直接翻譯過(guò)來(lái)就是木塑復(fù)合材料吧。

 

兼具木與塑的優(yōu)點(diǎn)

 

塑木是以鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、甘蔗渣、棉秸稈等低值生物質(zhì)纖維為主原料，與塑料合成的一種復(fù)合材料。這決定了其自身同時(shí)具備植物纖維和塑料的優(yōu)點(diǎn)，主要特點(diǎn)可概括為：原料資源化、產(chǎn)品可塑化、使用環(huán)?；?、成本經(jīng)濟(jì)化、回收再生化。

 

◆木塑復(fù)合材料內(nèi)含塑料和纖維，因此具有同木材相類似的加工性能，可鋸、可釘、可刨，使用木工器具即可完成，且握釘力明顯**其他合成材料，一般是木材的3倍，是刨花板的5倍，機(jī)械性能**木質(zhì)材料。

 

◆木塑復(fù)合材料內(nèi)含塑料，因而具有較好的彈性模量。此外，由于內(nèi)含纖維，并經(jīng)與塑料充分混合，因而具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟?、抗彎曲等物理機(jī)械性能，并且其耐用性明顯**普通木質(zhì)材料。表面硬度高，一般是木材的2-5倍。

 

◆木塑材料及其產(chǎn)品與木材相比，可抗強(qiáng)酸堿、耐水、耐腐蝕，并且不繁殖，不易被蟲(chóng)蛀、不長(zhǎng)。使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)50年以上。

 

◆通過(guò)助劑，塑料可以發(fā)生聚合、發(fā)泡、固化、改性等改變，從而改變木塑材料的密度、強(qiáng)度等特性，還可以達(dá)到抗老化、防靜電、阻燃等特殊要求。

 

◆具有紫外線光穩(wěn)定性，并可任意調(diào)節(jié)顏色。

 

◆較大優(yōu)點(diǎn)就是變廢為寶，并可**回收再生產(chǎn)。木塑產(chǎn)品不僅能夠很好地替代木材，緩解森林資源短缺，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排，而且可以分解，減少日益嚴(yán)重的塑料廢品處理不當(dāng)而造成的“白色污染”，是真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品，有著重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

 

◆塑料原料主要采用HDPE或PP，木質(zhì)纖維可以是木粉、谷糠或木纖維，另外還需要少量添加劑和其他加工助劑，原材料來(lái)源廣泛，成本較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

 

◆可以根據(jù)客戶需要，制成任意形狀和尺寸大小，加以組裝，產(chǎn)品局部損壞后可維修再造。

 

廣泛的用途

 

木塑復(fù)合材料的適用范圍廣泛，幾乎可涵蓋所有原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其它類似復(fù)合材料的使用領(lǐng)域。其中運(yùn)用較廣泛的是在建筑產(chǎn)品方面，占塑木復(fù)合用品總量的75%，如**公園、物業(yè)小區(qū)花園、戶外園林景觀工程、戶外木工程、建筑幕墻、河道護(hù)欄、別墅小區(qū)、建筑遮陽(yáng)、船塢碼頭、木屋、室內(nèi)門(mén)、墻板地板、衣柜櫥柜、裝飾掛板、空調(diào)架、百葉窗、園林護(hù)欄、陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄、塑鋼涼亭、花架、休閑長(zhǎng)椅等；其次為工業(yè)消費(fèi)品領(lǐng)域約占10%，如物流托盤(pán)等；汽車裝飾件約占8%，其他方面約占7%，如高鐵、船舶、等。

 

**及中國(guó)塑木行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

 

塑木復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化推廣源于上世紀(jì)八九十年代的美國(guó)，目前，各類塑木復(fù)合制品在美國(guó)、加拿大、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭、日本和韓國(guó)等國(guó)家已得到較為廣泛的應(yīng)用，形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)。2020年**塑木復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為59億美元。

 

塑木于上世紀(jì)90年代中期進(jìn)入中國(guó)，從2005年起就一直處于高速發(fā)展期。在國(guó)家綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策鼓勵(lì)和企業(yè)效益追求的雙重推動(dòng)下，全國(guó)性的“塑木”熱方興未艾，以年產(chǎn)350萬(wàn)噸規(guī)模占居世界總消費(fèi)量約500萬(wàn)噸的三分之二，生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)及出口均居世界**，已連續(xù)9年追趕美國(guó)，成為**較大的塑木產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。

 

目前全國(guó)塑木生產(chǎn)企業(yè)約650家，其中戶外PE塑木生產(chǎn)企業(yè)250家，產(chǎn)能200多萬(wàn)噸，年生產(chǎn)能力2萬(wàn)噸以上的企業(yè)55家；室內(nèi)PVC塑木生產(chǎn)企業(yè)400多家。塑木企業(yè)的區(qū)域集中化、產(chǎn)能集中化越來(lái)越**，聯(lián)結(jié)在塑木產(chǎn)業(yè)鏈的各類企業(yè)**過(guò)2000家，主要分布在華東、華南、華中地區(qū)，塑木生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)銷量的年均增長(zhǎng)率**過(guò)20%。每年消化利用廢身植物纖維（木粉）150多萬(wàn)噸，回收塑料60多萬(wàn)噸。

 

應(yīng)該說(shuō)，在這二十多年的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)塑木產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。一是上世紀(jì)末到2005年之前的嬰兒期，代表產(chǎn)品為塑盤(pán)。二是2005-2012年的少年期，表現(xiàn)為產(chǎn)品定位不明確，工藝、配方不成熟，上下游配套不完善，用戶不知曉，代表產(chǎn)品為塑木地板。三是2012年至今的青春期，表現(xiàn)為產(chǎn)品定位明確，以戶外裝飾材料為主，占比以上，代表產(chǎn)品為塑木景觀材料與集成房屋；工藝、配方成熟；包括塑料、木粉、助劑、機(jī)器、模具、輔助設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套都**了長(zhǎng)足進(jìn)步；標(biāo)準(zhǔn)基本完善；用戶接受，2014年以后增長(zhǎng)特別明顯，產(chǎn)業(yè)繼續(xù)得到國(guó)家政策的有力支持，塑木材料制造技術(shù)進(jìn)入《中國(guó)資源綜合利用技術(shù)政策大綱》及《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》就是較有力的說(shuō)明；全國(guó)總產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，企業(yè)數(shù)量及產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，已能夠與美國(guó)在**塑木業(yè)界并駕齊驅(qū)。目前我國(guó)塑木復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展的總體態(tài)勢(shì)良好。

 

我國(guó)塑木產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題與解決方案

 

雖然中國(guó)塑木行業(yè)近年發(fā)展迅速，但仍存在幾大短板：

 

◆企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在“三低兩高”現(xiàn)象：一次成品合格率低（<），勞動(dòng)生產(chǎn)率低（全員人均月產(chǎn)銷量<10噸），毛利率低（<20%）；綜合廢品率高（>15%），物料損耗高（>8%）。

 

◆企業(yè)分散化甚至破碎化，缺少大型骨干企業(yè)，而美國(guó)擁有**塑木復(fù)合材料**企業(yè)AZEK公司和Trex公司。

 

◆中低端技術(shù)及產(chǎn)品占主導(dǎo)地位，技術(shù)整合度不夠高，創(chuàng)新推廣機(jī)制尚未形成。

 

◆塑木主要原料（回收塑料和植物纖維）標(biāo)準(zhǔn)作沒(méi)有引起足夠重視，原料質(zhì)量及其適用性過(guò)度依賴企業(yè)自身經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)積累，是整個(gè)塑木行業(yè)生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量的“黑洞”，阻滯了行業(yè)發(fā)展。

 

◆沒(méi)有建立強(qiáng)制性的塑木產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與制度，僅有的《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求木塑制品》（HJ2540-2015）和《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)木塑制品》（GB/T35612-2017）為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，且與消費(fèi)市場(chǎng)、**項(xiàng)目招投標(biāo)制度銜接不緊。

 

◆產(chǎn)品性能低，應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)拓不足，對(duì)創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)重視不夠，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究薄弱，高附加值產(chǎn)品少。

 

◆低端同質(zhì)化產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，持續(xù)價(jià)格戰(zhàn)，粗制濫造現(xiàn)象敗壞了行業(yè)名聲。

 

針對(duì)這些問(wèn)題，必須通過(guò)綜合手段，有選擇地逐步解決上述問(wèn)題，具體包括：一是要大力規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以各種積極手段扶持產(chǎn)業(yè)健康成長(zhǎng)；二是要堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新整合，推動(dòng)建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟；三是在整體加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)作的基礎(chǔ)上形成科學(xué)淘汰機(jī)制，增強(qiáng)企業(yè)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)能力；四是要不斷開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大塑木材料的應(yīng)用范圍和影響。

 

塑木材料正朝著多功能化(即阻燃、、吸音等功能)、輕質(zhì)化、環(huán)保、智能及可定制方向發(fā)展，而整個(gè)塑木行業(yè)的發(fā)展愿景是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)模塊化、品質(zhì)規(guī)范化、加工自動(dòng)化、管理智能化。

 

塑木的加工

 

塑木復(fù)合材料的加工技術(shù)也隨著市場(chǎng)的發(fā)展而日趨成熟，特別是在混料、成型、溫控、塑木速度、切割、配方等方面進(jìn)行了大幅度的革新和改進(jìn)使之后較加適合原料來(lái)源現(xiàn)狀，并有效地提高了強(qiáng)度，降低了成本。隨著對(duì)塑木復(fù)合材料的研發(fā)，生產(chǎn)塑木復(fù)合材料的塑料原料，除了HDPE或PP以外，還有PVC和PS。工藝也由較早的單螺桿擠出機(jī)發(fā)展為*二代錐形雙螺桿擠出機(jī)，再到由平行雙螺桿擠出機(jī)初步造粒，再由錐形螺桿擠出成型，可以彌補(bǔ)難以塑化、抗老化性差、抗蠕變性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸強(qiáng)度低等缺陷。

 

PE/PP木塑地板是較為常見(jiàn)的塑木制品，目前用兩步法制造法較為廣泛，是用平雙擠出機(jī)造粒，再用錐雙擠出機(jī)擠出成型制品。PE木塑生產(chǎn)線是金緯機(jī)械公司的一款傳統(tǒng)經(jīng)典產(chǎn)品，新近研制出PE木塑一步法設(shè)備，可以代替由平行雙螺桿擠出機(jī)與相應(yīng)造粒輔機(jī)組成的成套設(shè)備。該機(jī)組采用特殊設(shè)計(jì)的螺桿機(jī)筒、擠出機(jī)及模具，配合加工工藝生產(chǎn)木塑產(chǎn)品。擠出機(jī)單機(jī)直接擠出，省電省空間，具有產(chǎn)量高，擠出壓力穩(wěn)定，塑化混煉效果好等特點(diǎn)。優(yōu)化的螺桿設(shè)計(jì)塑化穩(wěn)定，不易破壞木質(zhì)纖維，能使物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間均勻。

 

智能制造

 

目前我國(guó)塑木行業(yè)還仍以人工操作為主，雖然有些企業(yè)已經(jīng)在部分工序采用工業(yè)機(jī)器人來(lái)輔助生產(chǎn)，并逐步向自動(dòng)化邁進(jìn)，但由于生產(chǎn)工序的特殊性，關(guān)鍵工序還是離不開(kāi)人工干預(yù)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。

 

隨著經(jīng)濟(jì)**化的不斷加劇，我國(guó)塑木行業(yè)傳統(tǒng)的大規(guī)模制造模式越來(lái)越難以滿足用戶的需求，而我國(guó)勞動(dòng)力成本不斷上升、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，嚴(yán)重削弱了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，制約著塑木行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，提升塑木行業(yè)關(guān)鍵裝備及生產(chǎn)線的智能化水平，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，將傳統(tǒng)的以人工為主的制造模式升級(jí)為自動(dòng)化、智能廠，對(duì)提高塑木的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

 

對(duì)塑木行業(yè)的智能制造進(jìn)行探索，可建立起七大系統(tǒng)：自動(dòng)配料系統(tǒng)、粒料自動(dòng)輸送系統(tǒng)、型材自動(dòng)碼垛系統(tǒng)、型材自動(dòng)輸送系統(tǒng)、型材自動(dòng)加工線、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、MES智能制造信息管控平臺(tái)。

 

“雙碳”形勢(shì)下塑木產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

 

面對(duì)仍在不斷蔓延的肺炎以及“雙碳”目標(biāo)，今后的中國(guó)塑木行業(yè)要往哪里走是我們需要時(shí)刻關(guān)注和思考的問(wèn)題。華南理工大學(xué)材料學(xué)院教授何慧較近在一次國(guó)內(nèi)塑木行業(yè)會(huì)議上指出，可以通過(guò)兩大方向去實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)：對(duì)于大量廢棄塑料材料、農(nóng)林廢棄物（木粉、竹粉、秸稈粉等），應(yīng)積極加大其進(jìn)行回收利用，廢棄塑料進(jìn)行循環(huán)回收利用以替代部分石化產(chǎn)品是切實(shí)可行的二氧化碳減排路徑；減少對(duì)不可降解塑料的使用量，利用生物質(zhì)材料改性再生塑料是實(shí)現(xiàn)低碳的有效方法。

 

隨著自然資源越來(lái)越少和循環(huán)經(jīng)濟(jì)觀念逐漸建立，市場(chǎng)對(duì)塑木產(chǎn)品的需求與日俱增，應(yīng)用前景十分廣闊。預(yù)計(jì)到2024年中國(guó)塑木復(fù)合材料產(chǎn)量將達(dá)到600萬(wàn)噸。2021-2027年，**塑木復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將以復(fù)合年均增長(zhǎng)率11.4%的增速上升，至2027年約可達(dá)到125億美元。


七真（東營(yíng)）新材料科技有限公司專注于木塑地板等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

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