塑木复合材料相关技术资料-沙井技术部

GEM深圳市格林美高新技术有限公司技术部

撰写人：吕怀兴

塑木复合材料

格林美日期：2010-7-18

一、概述

1、塑木复合材料定义

木质塑料复合材料（WoodPlasticComposite-WPC）是一类新兴的材料，现在引起了人们

越来越多的关注。在最通常的意义上讲,首字母缩写WPC代表了范围相当宽的一类复合材料,

这些材料是用纯净的或者回收的塑料与自然的纤维填料制成的，其中的塑料可以是高密度聚

乙烯（HDPE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）以及聚氯乙烯（PVC）等各种塑料，而自然纤

维则包括了锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物

质纤维。通常状况下，木制塑料复合材料简称木塑复合材料，也称作塑木复合材料，也有称

作“生态木”的。

2、塑木复合材料的特点

塑木复合材料及其产品兼备木材与塑料的双重特性，木质感强，可依据须要制造出不同

颜色，具有很多木材所没有的特性：机械性能高，质轻、防潮、耐酸碱和便于清洗等，同时

也克服了木质材料吸水率高、易形变开裂、易被虫蛀霉变的缺点。

它同时具备植物纤维和塑料的优点，适用范围广泛，几乎可涵盖全部原木、塑料、塑钢、

铝合金及其它类似复合材料的运用领域，同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用

问题。

其主要特点为：原料资源化、产品可塑化、运用环保化、成本经济化、回收再生化。

3、意义

我们生存的地球，历经了四十儿亿年的衍变，才造就了适合生物生存的环境。从过去的

一万年起先，地球的生态发生了改变，近一百年来，尤为严峻。热带雨林的大量采伐和人类

的高速发展，对大气、土壤、水质等都造成了自然生态环境的恶性循环。为了维护地球长期

生存的环境，我们应当从经济发展、产业产品及日常生活等环节都要做到符合自然规律，形

成良好的生态链，爱护我们赖以生存的地球.但人类的生存和发展都须要资源，我们要做的事情

是如何去合理利用有限的资源满意人类持续发展的需求，而塑木就是在考虑资源循环的前提

下，开发研制出的一种可塑性复合材料，将废木材、废塑料做为原材料，进行再利用，制造

新的材料。这种材料经过再生后，无论从质感和手感，都可以替代自然木材和其他复合材的

功能及运用范围。

4、发呈现状

在国家循环经济政策的激励和企业潜在效益需求的双重推动下全国性“塑木热”渐渐兴

起。

据不完全统计，2006年国内干脆或间接从事塑木研发、生产和配套的企事业单位已逾150

家。塑木企业集中分布在珠三角和长三角地区，东部远远超过中西部。东部个别企业工艺水

平较为领先，南方企业则占有产品数量和市场的肯定优势。

现有从业人员数万人，塑木制品年产销量接近10万吨，年产值约12亿元人民币。行业

内主要技术代表企业的试验样品已达到或超过国际先进水平。

由于塑木材料符合中国“建设资源节约和环境友好型社会”、“可持续发展”的产业政策,

一出现就得到了快速发展。特殊是在温室气体排放问题日益严峻的今日，“低碳经济”的推行

更使塑木材料的价值得到体现。中国的自然木材资源日益削减，木质制品的市场需求量却与

日俱增。巨大的市场需求和技术突破必定会不断拓宽塑木材料的市场。从市场需求角度分析,

塑木最有可能在建筑材料、户外设施、物流运输、交通设施、家居用品等领域起先规模性拓

展。

5、存在问题

中国的塑木复合材料制品种类单一、附加值低，以托盘、铺垫板等中低档产品为主。与

美国、欧洲及日本相比，中国在塑木复合材料方面的探讨还肯定的差距，而这种差距是由多

种因素如原料、设备、加工工艺等的极大差异综合影响造成的。而世界范围内的塑木复合材

料仍旧还须要改善的地方包括抗褪色实力、抗变形实力，这在国内更明显。

6、原料来源

目前用于制造塑木复合材料的基体树脂，主要为PE、PVC、PP、PS等，由于新的原料

成本过高，一般采纳废旧、回收塑料代替。中国回收塑料缺少严格的分拣、检测手段，易造

成选定的塑料废料品种中混入少量其他塑料废料，无法细分。因此，目前国内很多塑木生产

厂家都采纳进口废塑料回收的HDPE等来进行塑木生产。另外，与产品性能之间的关系也缺

乏系统地探讨。

7、加工设备

由于受到金属材料性能、加工精度、设备制造成本以及市场价格等等的限制，目前国内

塑木加工设备还存在肯定问题，例如加工产量普遍不高、螺杆运用寿命不长、排气量不够等

等问题。

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木塑成型设备由最早的单螺杆挤出机已经发展成其次代锥形双螺杆挤出机，目前运用比

较普遍但存在的问题也很多。由于木粉、植物纤维加入量大，树脂包袱在其中难以塑化，要

求设备具有耐高背压齿轮箱，螺杆推动力强，塑化性能优异。而常规的锥形双螺杆挤出机螺

杆是整体式螺杆，长径比较短，物料停留时间短，很难实现物料的混合分散与匀称塑化，加

上如螺杆结构设计不合理，很简单造成机筒、螺杆磨损，最终造成开裂直至断裂C在生产大

型制品时这种现象尤为突出。

8、加工工艺

配方和加工工艺参数对塑木复合材料性能影响的探讨有待加强。尽管塑木复合材料有很

多优点，但迄今仍存在不足，如抗老化性差、抗蠕变性差、色调的一样性和长久性差、会受

微生物侵蚀、拉伸强度明显低于一般木制品。这些不足须要从配方和工艺等入手深化探讨吸

取国外阅历，不断提高塑木产品的生产技术和质量水平。

例如，配方和加_L_L艺条件对于制品的美观和耐老化很关键。由于木质材料并不吸附一

般的矿物基颜料，因此其色调完全取决于自身被树脂潮湿的好坏和木纤维在聚合物基体中分

散的好坏。分散不充分将导致没有着色的木质材料出现可见的白点。表面的木质材料颗粒也

得不到树脂的爱护，而简单潮湿和受到微生物的攻击，降低力学性能。

此外，探讨力气分散、经费不足也是阻碍中国塑木复合材料发展的缘由之一c研发机构

和塑木企业缺乏沟通、协调和合作机制科研成果转化不足。调查表明，中国塑木复合材料研

发2()00年以来公开发表的期刊文献约20()篇，独创专利约8()项，好用新型专利约50项，有

良好发展势头，但是大部分成果尚未产业化。而不少塑木生产企业工艺技术较薄弱，缺乏创

新实力，很多技术问题还未得到很好的解决。

9、其他类型塑木复合材料

近来在开发新产品方面，各研发机构和塑木企业也取得肯定成果，给予了塑木复合材料

新的功能。在此形势下，塑木材料渐渐应用到室内环境，塑木复合材料细分为：一、结构型

塑木复合材料；二、轻质装饰型塑木复合材料。轻质装饰型塑木复合材料多为发泡型，多用

于室内。

发泡木塑制品

塑木复合材料的微发泡成型是目前的探讨热点之一。经微孔发泡的材料，泡孔密度为

109〜1015个/cn?,泡孔直径在0.1〜lO.Ojim,其泡孔尺寸远小于传统发泡材料。这些小的气泡

能够有效阻挡材料中原有裂纹的扩展，使裂纹尖端变钝，因此冲击强度、韧性、疲惫周期、

热稳定性等方面的性能都有显著提高，且泡孔的存在使材料密度减小。因此，对木纤维复合

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工程塑料，如ABS塑木制品。

模压成型方法与工艺是当前塑木复合制品研发的新趋势，如多层多工位间歇式、热挤冷

压以及连续滚压式，特殊是宽幅厚壁板材等大型塑木制品的开发，利用模压成型工艺可大大

提高工作效率，并降低生产成本，生产出其他方法难以实现的产品。

二、格林美塑木

1、概况

公司目前生产的塑木产品从原材料的角度讲，运用回收HDPE,填料运用VT粉、稻糠粉、

木粉，其中以VT粉为重要来源，用来协作PCB电路板回收的产业链。其中回收HDPE料占

29〜35%,纤维填料占50〜60%。

公司生产的塑木复合材料具备以下特点：

I、材料密度高、强度高、清洁、美观，运用寿命是一般木制产品的10倍，产品100%

可回收再利用；

II、耐酸碱腐蚀、不吸水、无虫蛀、不长真菌、不繁殖细菌，可露天运用；

III＞二次加工性好，可锯、可钉、可钻、可刨、表面免刷漆，产品形态、尺寸可依据

用户的要求调整。

目前公司生产的塑木复合材料主要用于室内外各种铺板、栅栏、园林亭、桥、围栏、楼

梯板、庭院扶手、花箱、露天铺地板、废物箱、路板，各种式样的室外凳、椅。

2、生产原材料

HDPE：32-38%

植物纤维粉末：48-54%

无机填充增加料：8-11%

其他助剂与颜料：5-8%

3、生产流程与设备

配料＞混料＞造粒＞成型＞后处理

砂光机、拉丝机'

各种精度的电子凹凸混合机：预处异向锥形双螺杆异向锥形双螺杆

秤：量取配方设定理并混合匀称依造粒机：将混合匀挤出机：将测化完和压花机：将初

好的各种原材料。据配方设定好的称的原材料经加全的粒料经二次产品的光滑表面

__________)各种原材料。热溺化成匀称粒加热溺化并模具处理掉，变成亚

料。塑型成初步产品。光效果，并可以

V____八.7热压木纹效果。

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4、分析与检测设备（塑木类，不包含有色金属相关）

MTS万实力学试验机：进行材料的弯曲试验、拉伸试验、压缩试验、蠕变试验和握螺钉

力试验。

MTS冲击试验机：进行材料的抗冲击试验。

洛氏硬度计：对材料的洛氏硬度进行测试。

熔体流淌速率仪：对原材料塑胶的MI值进行测试。

Q20差热分析仪：对原材料塑胶的热性能、结晶性能和抗氧化性能进行测试。

凹凸温环境试验箱：对材料的凹凸温耐候性进行测试。

Q-UV紫外老化机：对材料的加速老化性能进行测试。

Q-SUN债灯老化机：对材料的加速老化性能进行测试。

5、VT粉相关

通过回收废旧PCB电路板，包括各种物理破裂、粉碎过程，我们可以得到两种主要物质，

一种是铜粉，另外就是VT粉。（PCB电路板成分构造另外介绍）

PCB电路板含有各种有害物质，须要满意一些国内及国际标准，现今比较流行的是RoHS

标准，RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准，它的全称是《关于限制在电子电器设备中

运用某些有害成分的指令》（RestrictionofHazardousSubstances）o该标准些于2006年7月1

口起先正式实施，主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康

及环境爱护。该标准的目的在于消退电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铝、多溟联苯和多

溟联苯酸共6项物质，并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。

铅、汞、镉、六价格四种重金属元素主要存在于焊接在PCB电路板上的各种电子元件，

以及焊接材料。而多澳联苯和多澳联苯酸两种澳化合物主要来源于PCB电路板的然固性树脂

基板，起到阻燃剂的作用，由于其阻燃的高效性和合理的成本，早期的PCB电路板基本多采

纳澳化合物类阻燃剂，而现今由于环保的要求，以及RoHS的出现，更多的绿色阻燃剂被运

用。

由于VT粉来源于废旧PCB电路板，VT粉以及VT粉塑木复合材料不行避开的也存在重

金属和溟化合物类有毒有害物质，因此，对于回收PCB电路板而得到的VT粉，以及运用VT

粉生产的VT粉塑木复合材料都存在有毒有害物质。虽然现今RoHS标准主要适用于电子电

气类产品，目前还未涉及建材类产品，但VT粉塑木复合材料由于采纳了回收PCB电路板而

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得到的VT粉，因此以后必定涉及到有毒有害物质的标准检测。我们不妨将VT粉以及VT粉

塑木复合材料完全依据RoHS标准来检测。

RoHS标准的主要要求是:

有害有毒物质最大值

Cadmium(Cd)镉0.01%(100ppm)

HexavalentChromium|Cr(Vl)|格0.1%(1000ppm)

Lead(Pb)铅0.1%(1000ppm)

Mercury(Hg)汞0.1%(1000ppm)

Polybrominatedbiphenyls(PBB)多澳联苯0.1%(1000ppm)

Polybrominateddiphenylethers(PBDE)多浪联苯酸0.1%(1000ppm)

RoHS标准要求均质测试检测，而VT粉和VT粉塑木复合材料的粒料均可以干脆测试。

鉴于公司设备状况，仅对四种重金属元素进行了测试，结果如下：

类别重金属名称检测结果检验方法

Pb108<1000SN/T2004.2-2005

CdK100SN/T2004.2-2005

VT粉（细）

Cr6+2<1000SN/T2004.3-2005

Hg低于2v1000SN/T2004.1-2005

Pb290000SN/