【正文】 料（WPC）是以木材為主要原料（形式有鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、甘蔗渣、棉秸稈等），經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚硎蛊渑c各種塑料（用于木塑復(fù)合材料的熱塑性塑料主要有聚氯乙烯(PVC}，聚乙烯 PEA ，聚丙烯(PPS) ，聚苯乙烯(PST) ，聚甲基丙烯酸甲酷（CPMM），以及聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等)按一定比例混合并添加特制的助劑，如偶聯(lián)劑、分散劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑、阻燃劑、防霉劑等加工助劑，經(jīng)高溫、擠壓、成型等工藝制成的一種新型復(fù)合材料，是一種高性能、高附加值的綠色環(huán)保復(fù)合材料，其性能優(yōu)良、用途廣泛、利于環(huán)保，有廣闊的發(fā)展前景，值得大力研發(fā)推廣。這種復(fù)合方式可以提高木材的尺寸穩(wěn)定性、耐腐性、防蛀性, 以及木材的物理、力學(xué)性能。 另一種是將木材以刨花、纖維和木粉的形態(tài)作為增強(qiáng)材料或填料添加到熱塑性塑料中，并通過(guò)加熱使木材與熔融狀態(tài)的熱塑性塑料進(jìn)行復(fù)合而得到的復(fù)合材料，稱為木塑料復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱 WPC）。 2) 木纖維(木粉)一塑料復(fù)合材料；此類材料以木質(zhì)纖維材料為基體與高分子量塑料直接復(fù)合，其結(jié)合方式以兩種材料表面(或界面)物理結(jié)合為主。當(dāng)木材組分低于 50％時(shí)，稱為木質(zhì)填料塑料；而木材組分高于 60％時(shí)，則稱為熱塑性樹(shù)脂增強(qiáng)型復(fù)合材料。 3) 木材一塑料合金復(fù)合材料。一般來(lái)說(shuō)，這種聚合物不能進(jìn)入木材的細(xì)胞壁，而是存在于細(xì)胞腔內(nèi)?？芍瞥傻匕?、樂(lè)器、運(yùn)14 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 動(dòng)設(shè)備及裝飾材料等。該種復(fù)合材料首先要對(duì)木材的化學(xué)組分進(jìn)行改性，使其能溶于某些溶劑之中或與高分子塑料之間相互均勻分散。加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應(yīng)用； ⑤有類似木材的二次加工性，可切割，粘接，用釘子或螺栓連接固定； ⑥利于裝潢、裝飾，可涂漆美化，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大； ⑦不怕蟲(chóng)蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小、不會(huì)吸濕變形； ⑧能重復(fù)使用和回收再利用，可以生物降解，保護(hù)環(huán)境； 15 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 ⑨利于環(huán)境保護(hù)，可用廢棄木材、農(nóng)作物纖維和廢棄塑料作材料； ⑩資源豐富，費(fèi)用低廉，成本低。 3） 國(guó)產(chǎn)塑木復(fù)合材料質(zhì)量上存在的主要問(wèn)題 a、制品抗沖擊性能差，脆性大，易損壞斷裂。 b、制品結(jié)構(gòu)不密實(shí)，有氣孔，蜂窩，剝離或分層。 c、制品表面不平整，有斑孔，翹曲，變形。 由于木塑復(fù)合材料具有比單純的木材和塑料無(wú)法比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，已受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。木塑復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)既符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)形勢(shì)發(fā)展的需要，也襯合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策，而且產(chǎn)品使用范圍廣。 （5）木塑復(fù)合材料加工工藝 木塑復(fù)合材料最先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材。國(guó)內(nèi)木塑復(fù)合材料的主要成型方法有浸漬成型、平壓成型、模壓成型、擠出成型、熱壓成型、輻射法成型、注射成型等。因?yàn)橛眠@種方法加工制品成本較高，自 1999 年起，就開(kāi)始研究該復(fù)合材料制品的一步法擠出成型技術(shù)，即直接用擠出機(jī)進(jìn)行該材料的混合與成型，因省掉造粒工序，從而降低了成本并提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。由于擠出成型加工周期短、效率高，因此擠出成型方法是一種較為常用的工藝路線?，F(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。最早使用的為浸漬法，近年來(lái)，木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝基本采用兩步法，即先進(jìn)行共混造粒，再進(jìn)行成品擠出。 木塑復(fù)合材料制造的關(guān)鍵技術(shù) 近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)科技及工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年努力在木塑復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)上有了重大突破，使得木塑復(fù)合材料制造技術(shù)和產(chǎn)品有性能上都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并迅速走向市場(chǎng)化。首先必須對(duì)木粉充分干燥。如簡(jiǎn)單的將二者直接共混，制品變脆、力學(xué)性能很差，不能實(shí)用。研究結(jié)果表明，不同的高聚物種類，所適用的表面處理劑也是完全不同的。而使用乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)就好得多，即使木粉含量達(dá) 6O ，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度也接近純樹(shù)脂的數(shù)值。 (3）加入高效流變潤(rùn)滑劑可提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 研究結(jié)果表明，加入流變潤(rùn)滑劑可使木塑復(fù)合材料制品表面光滑，外觀好，同時(shí)也可提高擠出速度，提高生產(chǎn)效率。如木粉／PE 復(fù)合材料的密度是木材的一倍，比純聚乙烯塑料也要高 1／3 左右。一般樹(shù)脂成本要占材料成本的 8O ～9O ，采用發(fā)泡技術(shù)可節(jié)省近 219 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 倍的成本。為了增加剛性就要增加型材截面積或改變型材截面形狀來(lái)解決。三是生產(chǎn)效率低，一般單機(jī)產(chǎn)量低于lOOkg／h，形成一定規(guī)模就要增加擠出生產(chǎn)線，需增大固定資產(chǎn)。 微發(fā)泡擠出成型需經(jīng)歷三個(gè)階段，即氣泡核生產(chǎn)階段、氣泡成長(zhǎng)階段和泡體固定成型階段。對(duì)于木粉／PVC 微發(fā)泡復(fù)合材料，加工過(guò)程中因聚氯乙烯屬于熱敏性聚合物，要求加工溫度范圍很窄，溫度過(guò)高會(huì)造成聚合物熱分解，在發(fā)泡過(guò)程中要嚴(yán)格控制發(fā)泡劑的分解溫度和分解時(shí)間。通常微發(fā)泡塑料使用的 AC 發(fā)泡劑也不適于木粉／PVC 復(fù)合體系。 研發(fā)基礎(chǔ)及科研團(tuán)隊(duì)情況 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊大可，1966 年 12 月出生，福建省武夷山市人，西安交通大學(xué)畢業(yè)，本科學(xué)歷?，F(xiàn)為武夷山市美華實(shí)業(yè)有限公司總經(jīng)20 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 理，公司主要技術(shù)管理人員。 21 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 第五章 市場(chǎng)分析 木塑材料兼具塑料和木材的性能，具有優(yōu)良的防潮性能、鉆孔性能和鉚釘性能，更好的結(jié)構(gòu)剛性、更好的外觀和觸感，改善了抗破碎性能，其質(zhì)量、均一性以及環(huán)境友好性均得以顯著改善，綜合物理機(jī)械性能和制品的外觀優(yōu)良，可替代木材和化工塑料用于注塑生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)量高；從技術(shù)層面說(shuō)，正是自身具備了諸如塑料、木料、金屬等材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，可以代木；可以代塑，可以代鋁，應(yīng)用面廣，從市場(chǎng)應(yīng)用的需求分析，可以在以下領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用： 1．建筑材料：包括基材、墻材、模板、地板和裝飾材系列； 2．戶外設(shè)施：包括柵欄、鋪板、立柱、扶手等幾大類產(chǎn)品； 3．物流運(yùn)輸：主要有包裝箱、集裝箱板、各類托盤(pán)等等； 4．交通設(shè)施：譬如隔欄、隔板、護(hù)墻、標(biāo)牌、墊木等等； 5．家居用品：譬如衣柜、櫥柜、桌椅、茶幾、花架等等。 該項(xiàng)目生產(chǎn)的木塑材料及其制品具備性能和成本的雙重優(yōu)勢(shì)，具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品應(yīng)用面廣，國(guó)際市場(chǎng)非常歡迎，市場(chǎng)前景極為廣闊。 木塑是一個(gè)非常年輕的產(chǎn)業(yè)，成長(zhǎng)的歷史不過(guò)10年，是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，作為一個(gè)人均可利用資源并不富饒的國(guó)家，我們十分需要這樣一類能夠充分體現(xiàn)科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的創(chuàng)新產(chǎn)品，因?yàn)樗軌蜉^好地詮釋資源開(kāi)發(fā)、循環(huán)使用、健康環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等綠色經(jīng)濟(jì)理念。 國(guó)外木塑產(chǎn)業(yè)概況：北美是目前世界上木塑復(fù)合材料發(fā)展最快和用量最大的地區(qū)，近10多年來(lái)，美國(guó)木塑市場(chǎng)的增長(zhǎng)率都保持在10％以上。 木塑產(chǎn)業(yè)作為還處于發(fā)育時(shí)期的新興產(chǎn)業(yè)，其單項(xiàng)技術(shù)水平和個(gè)別產(chǎn)品已能與國(guó)外一些同行相媲美，成為目前中國(guó)制造業(yè)中為數(shù)不多的、能夠與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家平等對(duì)話的產(chǎn)業(yè)之一。 高木粉填充量注塑級(jí)木塑材料及其制品是木塑產(chǎn)業(yè)的高端產(chǎn)品，其獨(dú)特的優(yōu)良性能可以擴(kuò)展應(yīng)用到木材和塑料及金屬制品的領(lǐng)域，需求面廣量大，本項(xiàng)目產(chǎn)品的市場(chǎng)是十分廣闊的，通過(guò)不斷地改良技術(shù)，可預(yù)見(jiàn)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命期是無(wú)限的。木粉填充量達(dá)到55%以上可以用于注塑生產(chǎn)的木塑材料的生產(chǎn)工藝未見(jiàn)報(bào)道。 該項(xiàng)目木塑材料的符合京都條約協(xié)定，符合歐共體處理廢物要求。 目前，本項(xiàng)目產(chǎn)品已經(jīng)完成了著名外國(guó)公司HunterDouglas，Homebase和Argos對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行樣品確認(rèn)且已經(jīng)銷售給英國(guó)Dunnelm公司，由于其性能優(yōu)越，銷售價(jià)格低于同類木制品和塑料制品，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)同樣具有相當(dāng)強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品將供不應(yīng)求 木材與塑料復(fù)合所得的產(chǎn)品要能夠作為生態(tài)環(huán)境材料必須有三大特點(diǎn)： ①要能滿足使用上的性能要求； ②必須考慮盡可能節(jié)約資源和能源，盡可能減少對(duì)環(huán)境的污染； ③在研究、設(shè)計(jì)制備材料及使用廢棄材料和生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，材料或產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期中必須滿足對(duì)環(huán)境的協(xié)調(diào)性要求。應(yīng)使材料從低級(jí)到高級(jí)、從單功能向多功能的方向發(fā)展。在進(jìn)行功能木質(zhì)復(fù)合材料的研究過(guò)程中應(yīng)考慮各組成的物理及化學(xué)性質(zhì)，以避免各組成之間的沖突。 納米科技是一門(mén)多學(xué)科交叉、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密聯(lián)系的高技術(shù)，如：納米電子學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)和納米機(jī)械學(xué)等。將納米科技導(dǎo)入木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，可把木材科學(xué)、木材一無(wú)機(jī)、有機(jī)復(fù)合材料學(xué)研究水平提升到納米尺度的研究階段。木材本身存在著宏觀空隙、微觀空隙和介質(zhì)空隙。木材中存在納米尺度空隙意味著木材本身可以容納納米微粒(粉體)、納米管和納米棒等，由此可見(jiàn)，木材制造成納米粉體或是將納米材料填充到木材的納米空隙、或是通過(guò)納米材料的加入改善木材與其它材料的性質(zhì)是完全可能的。因此，進(jìn)一步提高人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，制定相應(yīng)的法規(guī)來(lái)規(guī)范塑料制品市場(chǎng)尤其重要。加大執(zhí)法力度，嚴(yán)格控制“白色污染”的出現(xiàn)，以便于有效地對(duì)廢塑料制品進(jìn)行回收利用。木質(zhì)材料是由纖維素、半纖維素、木素以及抽提物等組成的天然高分子材料，它是一種不均勻的各向異性材料，因此界面特性十分復(fù)雜。這可從物理改性與化學(xué)改性兩個(gè)方面著手進(jìn)一步研究。隨著玻纖材料、空心微珠材料及納米材料等技術(shù)的發(fā)展，將其加入到木塑復(fù)合材料中來(lái)提高木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能是完全可行的。近年來(lái)木塑復(fù)合材料成型技術(shù)和裝備的研究正在快速地發(fā)展。 （1）提高木塑復(fù)合材料表面相容性依然是研究的熱點(diǎn)之一； （2）聚合物基體由單組分再生料向多組分再生料方向發(fā)展， 使回收的多組分廢舊塑料（PE、PP、PVC、ABS 等）原料和經(jīng)過(guò)表面改型的植物纖維進(jìn)行混合成型，制出木塑復(fù)合材料制品； （3）植物纖維份數(shù)由低份數(shù)（50 份以下）向高份數(shù)（1 0 0 份以上）發(fā)展，進(jìn)一步降低材料成本， 增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力； （4）木塑復(fù)合材料微發(fā)泡技術(shù)、大型寬幅較厚的板材制品技術(shù)等成套設(shè)備及制品成型技術(shù)的開(kāi)發(fā)，改善木塑制品應(yīng)用中存在的諸如密度大、尺寸不能滿足實(shí)際需要等問(wèn)題，不斷擴(kuò)大木塑制品的應(yīng)用領(lǐng)域； （5）木塑復(fù)合材料填充有植物纖維和其它填料（比如玻璃纖維等），以不斷的創(chuàng)新，開(kāi)拓木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域； （6）設(shè)計(jì)新型的混煉設(shè)備和專用模具，以進(jìn)一步解決木塑復(fù)合材料難混合、難成型等缺點(diǎn)和提高生產(chǎn)效率。單一擠出型材向復(fù)合共擠、包裹共擠方向發(fā)展；引入發(fā)泡工藝技術(shù)，從高泡向低泡、微發(fā)泡方向發(fā)展。 木塑復(fù)合板材兼具木材和塑料的成本和性能優(yōu)點(diǎn)，并且這種材28 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 料有耐腐蝕、不翹曲、維修方便、外觀與木材非常相似的優(yōu)點(diǎn)，因此，把木粉填充混合加工成為建筑和結(jié)構(gòu)用型材已成為目前塑料擠出行業(yè)中最為活躍的領(lǐng)域之一，回收廢舊塑料、植物秸桿等是對(duì)資源的再利用，可以有效地減少木材用量，保護(hù)森林。熱塑性塑料主要為聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等聚烯烴，可用新料、回收料或二者的復(fù)合材料。 以木塑復(fù)合材料來(lái)代替木材，不僅可減少對(duì)木材的需求量，節(jié)約森林資源，而且緩解了白色污染日益嚴(yán)重的問(wèn)題。 29 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 第六章 項(xiàng)目建設(shè)方案 本項(xiàng)目技術(shù)方案 本項(xiàng)目的創(chuàng)新在于提供高木粉填充木塑材料大長(zhǎng)徑比螺桿混煉造粒設(shè)備及特殊設(shè)計(jì)可用于木塑復(fù)合材料注塑成型的分離型螺桿注塑機(jī)產(chǎn)品制備方案。 本工藝的優(yōu)點(diǎn)：由生物纖維原料應(yīng)用錐形雙螺桿擠出制成木塑復(fù)合材料及注塑成型過(guò)程簡(jiǎn)單易行，成本極低。 2)雙螺桿擠出機(jī) 30 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 木塑復(fù)合材料加工業(yè)將雙螺桿擠出機(jī)又分為同向平行雙螺桿擠出機(jī)和異向錐型雙螺桿擠出機(jī)，同向平行雙螺桿擠出機(jī)為高速、高能耗型設(shè)備,一般為組合式螺桿,可調(diào)節(jié)螺桿長(zhǎng)徑比和構(gòu)型(捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法) ,靈活設(shè)置排氣口,可以直接加工木粉或植物纖維,完成木粉干燥后與熔融的樹(shù)脂混合再連續(xù)擠出,即木粉干燥和樹(shù)脂熔融分開(kāi)進(jìn)行,因此往往是由雙階擠出機(jī)組成與同向平行雙螺桿擠出機(jī)比,異向錐型雙螺桿機(jī)被稱之為低速、低能耗型設(shè)備,非組合式螺桿. 與一般錐型雙螺桿機(jī)比,為適應(yīng)熱敏樹(shù)脂加工需要,要求螺桿設(shè)計(jì)適應(yīng)較寬的加工范圍,對(duì)木纖維的切斷作用小,樹(shù)脂少時(shí)仍能均勻分散并與物料完全熔融。 ②采用深槽、大直徑螺桿加料,可大幅度增加產(chǎn)量。④采用組合式結(jié)構(gòu),磨盤(pán)和螺桿元件的形狀及組合形式可以多種多樣,適用范圍廣。 根據(jù)項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模及工藝，本項(xiàng)目使用為大長(zhǎng)徑比雙螺桿同31 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 向平行雙螺桿擠出機(jī)，本項(xiàng)目購(gòu)置設(shè)備見(jiàn)下表： 序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）合價(jià)（萬(wàn)元）備注1大長(zhǎng)徑比螺桿造粒機(jī)組套21603202注塑機(jī)臺(tái)4552203造粒生產(chǎn)上料機(jī)臺(tái)25104混色機(jī)臺(tái)210205注塑機(jī)粒料干燥設(shè)備臺(tái)220406木粉干燥機(jī)臺(tái)220407包裝機(jī)械臺(tái)45208粉碎機(jī)機(jī)組臺(tái)1669全自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線臺(tái)2128