秸秆环保木塑材料新技术分析

1利废节能、低碳环保国家重点扶持产业化项目国家高技术产业化新材料专项项目秸秆木塑复合材料新技术项目生产可行性分析报告中国循环经济产业发展中心2一 、 概 述木 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 。 本 技 术 利 用 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯 和 聚 氯 乙 烯 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 木 质 材 料 ， 再 经 挤 压 、模 压 、 注 射 成 型 等 塑 料 加 工 工 艺 ， 生 产 出 的 板 材 或 型 材 。它 不但具有天然的木材的特性，而且根据需求可以生产多种颜色。主 要 用 于 建 材 、 家具 、 物 流 包 装 等 行 业 ， 还可以适用于建造平台、栏杆、步道、踏步、户外桌椅、花架、树池等， 同时也可用于室内装潢、物流、包装、运输、制作托盘等领域。木塑材料施工简单， 可以使用普通的木工器械进行施工。具有抗紫外线、防虫蛀、耐酸碱、耐腐蚀、不易变形、不开裂、免维护、易安装、免油漆、不惧风雨可以百分之百回收再生、亲近自然等优点。而且可替代几乎所有类型的木制产品。在水岸建设，潮湿环境中，木塑产品更具有明显的优势。木塑结合已成为整个社会发展的趋势。美国早在几十年前就开始了木塑复合挤出,近 5年发展特别快。20 世纪 90 年代以来,北美、欧洲的许多国家对木塑复合材料已进行了大量的研究,其生产和应用方面也在迅速增加。北美和欧洲 2002 年消费的木塑复合材料达到 68万吨,预计到 2010 年前将以 14%和 19%的速度增长。北美是目前世界木塑复合材料市场最大的地区,据美国权威咨询公司的专项报告显示 2001 年仅北美市场用量就达 32 万吨, 2005年用量以两位数字增长,其中铺板用量就占总用量的 60%以上。护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公路噪音隔板、建筑模板、防潮板,装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫板,室外露天桌椅,船舶坐舱隔板、办公室隔板等,以及开发中的披叠板、百页窗等的需求增长都相当快。美国在木塑复合材料的生产开发和应用上走在最前列,其最大制品是铺板,生产工艺为挤出成型。在欧洲的窗户、门板、板条、家具生产制造中,木塑复合材料的应用量一直在增长，其发展势头增长强劲。在汽车工业用天然纤维填充塑料方面,欧洲在世界上是领先的,但在木填充材料方面,德国落后于美国、日本,因此,在这个领域内有高速增长的发展空间。该项目被国家发改委列为“国家高技术产业化新材料专项项目” 国家科技部“863”项目和“948”计划专门设有木塑课题组。中央电视台新闻联播2010 年曾播报表彰某生产该产品的企业。据不完全统计，全国直接从事木塑材料研3发、生产的企事业单位有上百家，木塑制品年产量接近 50 万吨，但目前中国木塑产业的真正潜力还未完全发挥。至本世纪初，国内木塑产业凸显雏形，参与的企业、科研单位日益增多。木塑产业从业人员达数万人，木塑制品产量接近 50 万吨，业内人士认为，随着我国天然木材资源日益减少，巨大的需求终究会敲开国内木塑材料的市场大门。 它是一种前景极好的环保型材料，它将逐步替代木材、PVC 等塑料制品，其市场前景将是十分广阔的。45二 、 主 要 特 点木 塑 复 合 材 料 的 基 础 为 高 密 度 聚 乙 烯 和 木 质 纤 维 ， 决 定 了 其 自 身 具 有 塑 料 和 木 材 的某 些 特 性 。 1) 良 好 的 加 工 性 能 木 塑 复 合 材 料 内 含 塑 料 和 纤 维 ， 因 此 ， 具 有 同 木 材 相 类 似 的 加 工 性 能 ， 可 锯 、 可 钉、 可 刨 ， 使 用 木 工 器 具 即 可 完 成 ， 且 握 钉 力 明 显 优 于 其 他 合 成 材 料 。 机 械 性 能 优 于 木 质材 料 。 握 钉 力 一 般 是 木 材 的 3 倍 ， 是 刨 花 板 的 5 倍 。 2) 良 好 的 强 度 性 能 木 塑 复 合 材 料 内 含 塑 料 ， 因 而 具 有 较 好 的 弹 性 模 量 。 此 外 ， 由 于 内 含 纤 维 并 经 与 塑料 充 分 混 合 ， 因 而 具 有 与 硬 木 相 当 的 抗 压 、 抗 弯 曲 等 物 理 机 械 性 能 ， 并 且 其 耐 用 性 明 显优 于 普 通 木 质 材 料 。 表 面 硬 度 高 ， 一 般 是 木 材 的 25 倍 。 3) 具 有 耐 水 、 耐 腐 性 能 ， 使 用 寿 命 长 木 塑 材 料 及 其 产 品 与 木 材 相 比 ， 可 抗 强 酸 碱 、 耐 水 、 耐 腐 蚀 ， 并 且 不 繁 殖 细 菌 ， 不易 被 虫 蛀 、 不 长 真 菌 。 使 用 寿 命 长 ， 可 达 50 年 以 上 。 4) 优 良 的 可 调 整 性 能 通 过 助 剂 ， 塑 料 可 以 发 生 聚 合 、 发 泡 、 固 化 、 改 性 等 改 变 ， 从 而 改 变 木 塑 材 料 的 密度 、 强 度 等 特 性 ， 还 可 以 达 到 抗 老 化 、 防 静 电 、 阻 燃 等 特 殊 要 求 。 5) 具 有 紫 外 线 光 稳 定 性 、 着 色 性 良 好 。 6) 其 最 大 优 点 就 是 变 废 为 宝 ， 并 可 100 回 收 再 生 产 。 可 以 分 解 ， 不 会 造 成 “白 色 污 染 ”， 是 真 正 的 绿 色 环 保 产 品 。 7) 原 料 来 源 广 泛 生 产 木 塑 复 合 材 料 的 塑 料 原 料 主 要 是 高 密 度 聚 乙 烯 或 聚 丙 烯 ， 木 质 纤 维 可 以 是 木 粉、 谷 糠 或 木 纤 维 ， 另 外 还 需 要 少 量 添 加 剂 和 其 他 加 工 助 剂 。 8) 可 以 根 据 需 要 ， 制 成 任 意 形 状 和 尺 寸 大 小 。 三 、 适 用 范 围6木 塑 复 合 材 料 的 最 主 要 用 途 之 一 是 替 代 实 体 木 材 在 各 领 域 中 的 应 用 ， 其 中 运 用 最广 泛 的 是 在 建 筑 产 品 方 面 ， 占 木 塑 复 合 用 品 总 量 的 75%。 木 塑 复 合 材 料 主 要 使 用 场 所及 用 途 见 表 1.3-1。 表 1.3-1 木 塑 复 合 材 料 主 要 使 用 场 所 及 用 途 7场 所 类 别 主 要 用 途 规 格室 外 户外板 草坪甬道、泳池包边、露天连廊依用户要求提供花箱板 花箱、树池、篱笆、垃圾桶 依用户要求提供装饰板 外墙装饰板、遮阳板、百页窗条 依用户要求提供板凳条 座凳、椅条、靠背条、休闲桌面 依用户要求提供标志牌 标志牌、指示牌、宣传栏 依用户要求提供结构材 立柱、横梁、龙骨（可镶套金属件）方形、圆形、工字型均可亲水铺板 码头铺板、水上通道、近水建筑 w 1015cm h 23cm型（板）材 栈道、步道、桥板（实心或空心）w 1015cm h 23cm型（杆）材 扶手、护栏、栅栏、隔断、衬档 依用户要求提供花架走廊 依用户要求成套建筑户外凉亭 依用户要求成套建筑露天平台 依用户要求成套建筑简易停车房 依用户要求成套建筑室 内 地 板 h 1.21.8cm顶 板 依用户要求提供墙 裙 依用户要求提供浴室板 依用户要求提供门窗框套 依用户要求提供室内隔断 依用户要求提供隔声板（墙） 依用户要求提供8装饰线条 各类角线、边条、镶条、装饰条 依用户要求提供木 塑 墙 装 饰 木 塑 亭 子路 边 木 塑 凳 花 园 木 塑 亭执 行 标 准 ： LY/T1613-2004 挤 压 木 塑 复 合 板 材 四 、 理 化 性 能 要 求 ： 项 目 指 标含水率() 2硬度(HRR) 58吸水厚度膨胀率() 1静曲强度(MPa) 209弯曲弹性模量(MPa) 1800表面耐磨（G/100r） 0.08低温落锤冲击，破裂个数（个） 1加热后状态 无气泡。裂痕。麻点加热后尺寸变化率（） 2.5高低温反复尺寸变化率（） 20.2握螺钉力（N） 板面硬度 1000板材 800耐候性（MPa） 静曲强度 16五、生产设备1、木塑材料生产线工艺流程：木粉(植物纤维)烘干、添加剂处理机高速混合机挤出机T 型模具成型冷却机牵引机纵横切断机成品该机组采用专门设计的锥形双螺杆挤出机，采用直流调速拖动，进口品牌温控仪表，具有调速范围广，温控精度高，操作方便可靠等优点。辅机由真空定型台、牵引机、切割机及推料架组成。配备大型强制冷却装置确保板材定型效果。履带式牵引机采用精密减速电机及变频器，具有结构合理、牵引力大，牵引稳定等优点。切割机具有工作可靠准确，切割精度高的优点，推料架附有可移动的推料小车和特制的橡胶保护层，具有不伤料，使用简便等优点。辅机机组采用可编程电脑控制或国产名牌控制系统，整机控制可靠稳定。2、PP、PE 木塑生产线10本项目采用塑料或回收旧塑料（PE、PP、pvc）和木质纤维（木粉和其他植物纤维如稻糠、秸秆等）为主要原料（两项占 90%以上）生产一种工业品木塑复合材料（WPC）。一 木塑复合材料可以代替木材，保护森林资源。二 木塑复合材料可以利用植物秸秆，减少环境污染三 木塑复合材料可消除白色污染，净化自然环境材料技术参数项目 单位 测试标准 底值 高值断裂伸长率 % GB/T 1040 3.0 3.6比重 t/m GB 1033 1.1 1.18线胀系数 Mm/mm/C GB 1036 3.5*10-5吸潮性 % 0.1表面电阻率 GB 1410-89 8*1013紫外线老化率 微米/年 50 65抗弯模量 GPa GB9341-88 2.5 3.1抗弯强度 GPa GB9341-88 2.5 3.1压缩模量 Gpa GB/T 1041 1.0 1.2压缩强度 MPa GB/T1041 25.0 30.0无缺口 IZOC 冲击强度 J/MGB/T843 155.0 169螺钉拔出力（4.4mm 直径 25.4mm 深） kg 300 320 （5mm 螺钉）11木塑挤出生产线主要技术参数主机种类 锥双螺杆挤出型号 65 型 80 型 92 型驱动功率 37KW 55KW 110KW挤出量 120Kg/h 210Kg/h 330Kg/h中心高 1000mm 1000mm 1050mm备注：以上规格参数如有变更，恕不另行通知。工艺流程植物纤维（已处理）+ 塑料 + 助剂 高速混合机 挤出造粒挤出成型冷却定型牵引机切割机卸料台成品该生产线能生产 PE、PP 或 PVC 木塑异型材制品，主要用于托盘，包装箱板，地板，户外装饰材料等. 六、效益分析（一） 、以年产 800 吨木塑材料（小规模）为例：生产成本及效益分析主要生产设备价格： 78 万元；1、年销售收入：800 吨9000 元/吨=720 万元（根据市场情况本材料价格定为 9000.00 元/吨） 2、原料成本：废旧 PE 塑料粒料为 6000.00 元/吨左右；12稻壳为 300.00 元/吨；各类化学制剂需 300 元/吨左右；按比例，PE 塑料：稻壳：化学制剂=40%：50%：10%=4：5：1根据以上得知，实际每吨的原料成本为 2850 元。3、生产费用： 工人工资：平均 1000 元/月，一条生产线共 8 人。8100012=9.6 万元/年； 电耗：装机总容量约为 150KW，实际用量按装机总容量的 60%，以每度为 0.5 元计算为： 15060%300240.5=32.4 万左右设备折旧：按 15 年计：78/15=5.2 万 办公管理费+销售费用：按销售收入的 3%计算为：7203%=21.6 万元纳米木塑复合材生产线成本：（9.6 万+32.4 万+5.2 万+21.6 万）/800=845 元/吨 4.纳米木塑材料总成本：2850.00+845.00=3695.00 元/吨5.全年获利润：720-8000.3695424.4 万元（二）以建年生产能力 2000-2500 吨木塑复合板材企业规模为例序号 设备名称 单位产量 Kg/台.h 数量 售价（万元）1 干燥系统 300-500 1 82 原材料处理系统 300 1 6 可自备3 混合配料系统 600 1 144 板材挤出系统 210 2 555 破碎设备 300-500 1 36 造粒系统 350 1 39加辅助设备总投资 130 万元；厂房 300 平米(高 3-4 米)，动力 250-300kw,工人 20 名原料成本（吨计）木粉（秸秆粉）500kg， 单价 0.3 元/kg ， 价值 150 元；废塑料 400kg ， 单价 6 元/kg ， 价值 2400 元；辅助材料 100kg ， 价值 300 元 ；加工成本 845 元/吨 ；合计成本 3695 元/吨 ；市