GEM深圳市格林美高新技術(shù)有限公司技術(shù)部

撰寫人：呂懷興

塑木復(fù)合材料

格林美日期：2010-7-18

一、概述

1、塑木復(fù)合材料定義

木質(zhì)塑料復(fù)合材料（WoodPlasticComposite-WPC）是一類新興的材料，現(xiàn)在引起了人們

越來(lái)越多的關(guān)注。在最通常的意義上講,首字母縮寫WPC代表了范圍相當(dāng)寬的一類復(fù)合材料,

這些材料是用純凈的或者回收的塑料與自然的纖維填料制成的，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）等各種塑料，而自然纖

維則包括了鋸末、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。通常狀況下，木制塑料復(fù)合材料簡(jiǎn)稱木塑復(fù)合材料，也稱作塑木復(fù)合材料，也有稱

作“生態(tài)木”的。

2、塑木復(fù)合材料的特點(diǎn)

塑木復(fù)合材料及其產(chǎn)品兼?zhèn)淠静呐c塑料的雙重特性，木質(zhì)感強(qiáng)，可依據(jù)須要制造出不同

顏色，具有很多木材所沒有的特性：機(jī)械性能高，質(zhì)輕、防潮、耐酸堿和便于清洗等，同時(shí)

也克服了木質(zhì)材料吸水率高、易形變開裂、易被蟲蛀霉變的缺點(diǎn)。

它同時(shí)具備植物纖維和塑料的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣泛，幾乎可涵蓋全部原木、塑料、塑鋼、

鋁合金及其它類似復(fù)合材料的運(yùn)用領(lǐng)域，同時(shí)也解決了塑料、木材行業(yè)廢棄資源的再生利用

問(wèn)題。

其主要特點(diǎn)為：原料資源化、產(chǎn)品可塑化、運(yùn)用環(huán)?；⒊杀窘?jīng)濟(jì)化、回收再生化。

3、意義

我們生存的地球，歷經(jīng)了四十兒億年的衍變，才造就了適合生物生存的環(huán)境。從過(guò)去的

一萬(wàn)年起先，地球的生態(tài)發(fā)生了改變，近一百年來(lái)，尤為嚴(yán)峻。熱帶雨林的大量采伐和人類

的高速發(fā)展，對(duì)大氣、土壤、水質(zhì)等都造成了自然生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。為了維護(hù)地球長(zhǎng)期

生存的環(huán)境，我們應(yīng)當(dāng)從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品及日常生活等環(huán)節(jié)都要做到符合自然規(guī)律，形

成良好的生態(tài)鏈，愛護(hù)我們賴以生存的地球.但人類的生存和發(fā)展都須要資源，我們要做的事情

是如何去合理利用有限的資源滿意人類持續(xù)發(fā)展的需求，而塑木就是在考慮資源循環(huán)的前提

下，開發(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，都可以替代自然木材和其他復(fù)合材的

功能及運(yùn)用范圍。

4、發(fā)呈現(xiàn)狀

在國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的激勵(lì)和企業(yè)潛在效益需求的雙重推動(dòng)下全國(guó)性“塑木熱”漸漸興

起。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006年國(guó)內(nèi)干脆或間接從事塑木研發(fā)、生產(chǎn)和配套的企事業(yè)單位已逾150

家。塑木企業(yè)集中分布在珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū)，東部遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中西部。東部個(gè)別企業(yè)工藝水

平較為領(lǐng)先，南方企業(yè)則占有產(chǎn)品數(shù)量和市場(chǎng)的肯定優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有從業(yè)人員數(shù)萬(wàn)人，塑木制品年產(chǎn)銷量接近10萬(wàn)噸，年產(chǎn)值約12億元人民幣。行業(yè)

內(nèi)主要技術(shù)代表企業(yè)的試驗(yàn)樣品已達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平。

由于塑木材料符合中國(guó)“建設(shè)資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì)”、“可持續(xù)發(fā)展”的產(chǎn)業(yè)政策,

一出現(xiàn)就得到了快速發(fā)展。特殊是在溫室氣體排放問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今日，“低碳經(jīng)濟(jì)”的推行

更使塑木材料的價(jià)值得到體現(xiàn)。中國(guó)的自然木材資源日益削減，木質(zhì)制品的市場(chǎng)需求量卻與

日俱增。巨大的市場(chǎng)需求和技術(shù)突破必定會(huì)不斷拓寬塑木材料的市場(chǎng)。從市場(chǎng)需求角度分析,

塑木最有可能在建筑材料、戶外設(shè)施、物流運(yùn)輸、交通設(shè)施、家居用品等領(lǐng)域起先規(guī)模性拓

展。

5、存在問(wèn)題

中國(guó)的塑木復(fù)合材料制品種類單一、附加值低，以托盤、鋪墊板等中低檔產(chǎn)品為主。與

美國(guó)、歐洲及日本相比，中國(guó)在塑木復(fù)合材料方面的探討還肯定的差距，而這種差距是由多

種因素如原料、設(shè)備、加工工藝等的極大差異綜合影響造成的。而世界范圍內(nèi)的塑木復(fù)合材

料仍舊還須要改善的地方包括抗褪色實(shí)力、抗變形實(shí)力，這在國(guó)內(nèi)更明顯。

6、原料來(lái)源

目前用于制造塑木復(fù)合材料的基體樹脂，主要為PE、PVC、PP、PS等，由于新的原料

成本過(guò)高，一般采納廢舊、回收塑料代替。中國(guó)回收塑料缺少嚴(yán)格的分揀、檢測(cè)手段，易造

成選定的塑料廢料品種中混入少量其他塑料廢料，無(wú)法細(xì)分。因此，目前國(guó)內(nèi)很多塑木生產(chǎn)

廠家都采納進(jìn)口廢塑料回收的HDPE等來(lái)進(jìn)行塑木生產(chǎn)。另外，與產(chǎn)品性能之間的關(guān)系也缺

乏系統(tǒng)地探討。

7、加工設(shè)備

由于受到金屬材料性能、加工精度、設(shè)備制造成本以及市場(chǎng)價(jià)格等等的限制，目前國(guó)內(nèi)

塑木加工設(shè)備還存在肯定問(wèn)題，例如加工產(chǎn)量普遍不高、螺桿運(yùn)用壽命不長(zhǎng)、排氣量不夠等

等問(wèn)題。

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木塑成型設(shè)備由最早的單螺桿擠出機(jī)已經(jīng)發(fā)展成其次代錐形雙螺桿擠出機(jī)，目前運(yùn)用比

較普遍但存在的問(wèn)題也很多。由于木粉、植物纖維加入量大，樹脂包袱在其中難以塑化，要

求設(shè)備具有耐高背壓齒輪箱，螺桿推動(dòng)力強(qiáng)，塑化性能優(yōu)異。而常規(guī)的錐形雙螺桿擠出機(jī)螺

桿是整體式螺桿，長(zhǎng)徑比較短，物料停留時(shí)間短，很難實(shí)現(xiàn)物料的混合分散與勻稱塑化，加

上如螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，很簡(jiǎn)單造成機(jī)筒、螺桿磨損，最終造成開裂直至斷裂C在生產(chǎn)大

型制品時(shí)這種現(xiàn)象尤為突出。

8、加工工藝

配方和加工工藝參數(shù)對(duì)塑木復(fù)合材料性能影響的探討有待加強(qiáng)。盡管塑木復(fù)合材料有很

多優(yōu)點(diǎn)，但迄今仍存在不足，如抗老化性差、抗蠕變性差、色調(diào)的一樣性和長(zhǎng)久性差、會(huì)受

微生物侵蝕、拉伸強(qiáng)度明顯低于一般木制品。這些不足須要從配方和工藝等入手深化探討吸

取國(guó)外閱歷，不斷提高塑木產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量水平。

例如，配方和加_L_L藝條件對(duì)于制品的美觀和耐老化很關(guān)鍵。由于木質(zhì)材料并不吸附一

般的礦物基顏料，因此其色調(diào)完全取決于自身被樹脂潮濕的好壞和木纖維在聚合物基體中分

散的好壞。分散不充分將導(dǎo)致沒有著色的木質(zhì)材料出現(xiàn)可見的白點(diǎn)。表面的木質(zhì)材料顆粒也

得不到樹脂的愛護(hù)，而簡(jiǎn)單潮濕和受到微生物的攻擊，降低力學(xué)性能。

此外，探討力氣分散、經(jīng)費(fèi)不足也是阻礙中國(guó)塑木復(fù)合材料發(fā)展的緣由之一c研發(fā)機(jī)構(gòu)

和塑木企業(yè)缺乏溝通、協(xié)調(diào)和合作機(jī)制科研成果轉(zhuǎn)化不足。調(diào)查表明，中國(guó)塑木復(fù)合材料研

發(fā)2()00年以來(lái)公開發(fā)表的期刊文獻(xiàn)約20()篇，獨(dú)創(chuàng)專利約8()項(xiàng)，好用新型專利約50項(xiàng)，有

良好發(fā)展勢(shì)頭，但是大部分成果尚未產(chǎn)業(yè)化。而不少塑木生產(chǎn)企業(yè)工藝技術(shù)較薄弱，缺乏創(chuàng)

新實(shí)力，很多技術(shù)問(wèn)題還未得到很好的解決。

9、其他類型塑木復(fù)合材料

近來(lái)在開發(fā)新產(chǎn)品方面，各研發(fā)機(jī)構(gòu)和塑木企業(yè)也取得肯定成果，給予了塑木復(fù)合材料

新的功能。在此形勢(shì)下，塑木材料漸漸應(yīng)用到室內(nèi)環(huán)境，塑木復(fù)合材料細(xì)分為：一、結(jié)構(gòu)型

塑木復(fù)合材料；二、輕質(zhì)裝飾型塑木復(fù)合材料。輕質(zhì)裝飾型塑木復(fù)合材料多為發(fā)泡型，多用

于室內(nèi)。

發(fā)泡木塑制品

塑木復(fù)合材料的微發(fā)泡成型是目前的探討熱點(diǎn)之一。經(jīng)微孔發(fā)泡的材料，泡孔密度為

109?1015個(gè)/cn?,泡孔直徑在0.1?lO.Ojim,其泡孔尺寸遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)發(fā)泡材料。這些小的氣泡

能夠有效阻擋材料中原有裂紋的擴(kuò)展，使裂紋尖端變鈍，因此沖擊強(qiáng)度、韌性、疲憊周期、

熱穩(wěn)定性等方面的性能都有顯著提高，且泡孔的存在使材料密度減小。因此，對(duì)木纖維復(fù)合

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工程塑料，如ABS塑木制品。

模壓成型方法與工藝是當(dāng)前塑木復(fù)合制品研發(fā)的新趨勢(shì)，如多層多工位間歇式、熱擠冷

壓以及連續(xù)滾壓式，特殊是寬幅厚壁板材等大型塑木制品的開發(fā)，利用模壓成型工藝可大大

提高工作效率，并降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出其他方法難以實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品。

二、格林美塑木

1、概況

公司目前生產(chǎn)的塑木產(chǎn)品從原材料的角度講，運(yùn)用回收HDPE,填料運(yùn)用VT粉、稻糠粉、

木粉，其中以VT粉為重要來(lái)源，用來(lái)協(xié)作PCB電路板回收的產(chǎn)業(yè)鏈。其中回收HDPE料占

29?35%,纖維填料占50?60%。

公司生產(chǎn)的塑木復(fù)合材料具備以下特點(diǎn)：

I、材料密度高、強(qiáng)度高、清潔、美觀，運(yùn)用壽命是一般木制產(chǎn)品的10倍，產(chǎn)品100%

可回收再利用；

II、耐酸堿腐蝕、不吸水、無(wú)蟲蛀、不長(zhǎng)真菌、不繁殖細(xì)菌，可露天運(yùn)用；

III＞二次加工性好，可鋸、可釘、可鉆、可刨、表面免刷漆，產(chǎn)品形態(tài)、尺寸可依據(jù)

用戶的要求調(diào)整。

目前公司生產(chǎn)的塑木復(fù)合材料主要用于室內(nèi)外各種鋪板、柵欄、園林亭、橋、圍欄、樓

梯板、庭院扶手、花箱、露天鋪地板、廢物箱、路板，各種式樣的室外凳、椅。

2、生產(chǎn)原材料

HDPE：32-38%

植物纖維粉末：48-54%

無(wú)機(jī)填充增加料：8-11%

其他助劑與顏料：5-8%

3、生產(chǎn)流程與設(shè)備

配料＞混料＞造粒＞成型＞后處理

砂光機(jī)、拉絲機(jī)'

各種精度的電子凹凸混合機(jī)：預(yù)處異向錐形雙螺桿異向錐形雙螺桿

秤：量取配方設(shè)定理并混合勻稱依造粒機(jī)：將混合勻擠出機(jī)：將測(cè)化完和壓花機(jī)：將初

好的各種原材料。據(jù)配方設(shè)定好的稱的原材料經(jīng)加全的粒料經(jīng)二次產(chǎn)品的光滑表面

__________)各種原材料。熱溺化成勻稱粒加熱溺化并模具處理掉，變成亞

料。塑型成初步產(chǎn)品。光效果，并可以

V____八.7熱壓木紋效果。

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4、分析與檢測(cè)設(shè)備（塑木類，不包含有色金屬相關(guān)）

MTS萬(wàn)實(shí)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)：進(jìn)行材料的彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)和握螺釘

力試驗(yàn)。

MTS沖擊試驗(yàn)機(jī)：進(jìn)行材料的抗沖擊試驗(yàn)。

洛氏硬度計(jì)：對(duì)材料的洛氏硬度進(jìn)行測(cè)試。

熔體流淌速率儀：對(duì)原材料塑膠的MI值進(jìn)行測(cè)試。

Q20差熱分析儀：對(duì)原材料塑膠的熱性能、結(jié)晶性能和抗氧化性能進(jìn)行測(cè)試。

凹凸溫環(huán)境試驗(yàn)箱：對(duì)材料的凹凸溫耐候性進(jìn)行測(cè)試。

Q-UV紫外老化機(jī)：對(duì)材料的加速老化性能進(jìn)行測(cè)試。

Q-SUN債燈老化機(jī)：對(duì)材料的加速老化性能進(jìn)行測(cè)試。

5、VT粉相關(guān)

通過(guò)回收廢舊PCB電路板，包括各種物理破裂、粉碎過(guò)程，我們可以得到兩種主要物質(zhì)，

一種是銅粉，另外就是VT粉。（PCB電路板成分構(gòu)造另外介紹）

PCB電路板含有各種有害物質(zhì)，須要滿意一些國(guó)內(nèi)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)今比較流行的是RoHS

標(biāo)準(zhǔn)，RoHS是由歐盟立法制定的一項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，它的全稱是《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中

運(yùn)用某些有害成分的指令》（RestrictionofHazardousSubstances）o該標(biāo)準(zhǔn)些于2006年7月1

口起先正式實(shí)施，主要用于規(guī)范電子電氣產(chǎn)品的材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)，使之更加有利于人體健康

及環(huán)境愛護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)的目的在于消退電機(jī)電子產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鋁、多溟聯(lián)苯和多

溟聯(lián)苯酸共6項(xiàng)物質(zhì)，并重點(diǎn)規(guī)定了鉛的含量不能超過(guò)0.1%。

鉛、汞、鎘、六價(jià)格四種重金屬元素主要存在于焊接在PCB電路板上的各種電子元件，

以及焊接材料。而多澳聯(lián)苯和多澳聯(lián)苯酸兩種澳化合物主要來(lái)源于PCB電路板的然固性樹脂

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

納澳化合物類阻燃劑，而現(xiàn)今由于環(huán)保的要求，以及RoHS的出現(xiàn)，更多的綠色阻燃劑被運(yùn)

用。

由于VT粉來(lái)源于廢舊PCB電路板，VT粉以及VT粉塑木復(fù)合材料不行避開的也存在重

金屬和溟化合物類有毒有害物質(zhì)，因此，對(duì)于回收PCB電路板而得到的VT粉，以及運(yùn)用VT

粉生產(chǎn)的VT粉塑木復(fù)合材料都存在有毒有害物質(zhì)。雖然現(xiàn)今RoHS標(biāo)準(zhǔn)主要適用于電子電

氣類產(chǎn)品，目前還未涉及建材類產(chǎn)品，但VT粉塑木復(fù)合材料由于采納了回收PCB電路板而

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得到的VT粉，因此以后必定涉及到有毒有害物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。我們不妨將VT粉以及VT粉

塑木復(fù)合材料完全依據(jù)RoHS標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)。

RoHS標(biāo)準(zhǔn)的主要要求是:

有害有毒物質(zhì)最大值

Cadmium(Cd)鎘0.01%(100ppm)

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

Lead(Pb)鉛0.1%(1000ppm)

Mercury(Hg)汞0.1%(1000ppm)

Polybrominatedbiphenyls(PBB)多澳聯(lián)苯0.1%(1000ppm)

Polybrominateddiphenylethers(PBDE)多浪聯(lián)苯酸0.1%(1000ppm)

RoHS標(biāo)準(zhǔn)要求均質(zhì)測(cè)試檢測(cè)，而VT粉和VT粉塑木復(fù)合材料的粒料均可以干脆測(cè)試。

鑒于公司設(shè)備狀況，僅對(duì)四種重金屬元素進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下：

類別重金屬名稱檢測(cè)結(jié)果檢驗(yàn)方法

Pb108<1000SN/T2004.2-2005

CdK100SN/T2004.2-2005

VT粉（細(xì)）

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

Hg低于2v1000SN/T2004.1-2005

Pb290000SN/