張 燕,宋魁彥
(東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱150040)
木塑復(fù)合材料 (Wood-Plastic Composite,簡(jiǎn)稱WPC)是一種環(huán)保的新型材料[1],主要是將木粉或竹粉等與塑料顆?;旌辖?jīng)過(guò)造粒設(shè)備制成木塑復(fù)合材料,再經(jīng)過(guò)擠出或熱壓等工藝形成不同規(guī)格、不同形狀的產(chǎn)品[2-4]。木塑地板是木塑復(fù)合材料產(chǎn)品的一種,由于木塑復(fù)合材料具有防水、防潮、防蛀、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)[5-7],所以木塑地板受到廣泛關(guān)注。
國(guó)外木塑行業(yè)發(fā)展速度較快,技術(shù)水平較為成熟,其中北美和歐洲有較大的木塑市場(chǎng),相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2002年北美和歐洲消費(fèi)的木塑復(fù)合材料產(chǎn)品達(dá)到68萬(wàn)t,2010年北美和歐洲分別以14%和19%的發(fā)展速度增長(zhǎng)[8]。北美木塑產(chǎn)品以建筑類產(chǎn)品為主,用于戶外建筑的木塑地板和欄桿約占木塑市場(chǎng)的2/3份額。歐洲的木塑制品主要集中在門(mén)窗類和家具類兩大領(lǐng)域,用量較大且一直在增長(zhǎng)。
日本的木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展也走在世界先列,以墻板、地板、百葉窗、家具為主,日本的研發(fā)技術(shù)較為強(qiáng)勁,除知名的“愛(ài)因木”外,已研究出抗菌性較強(qiáng)的木塑產(chǎn)品用于醫(yī)院等特殊公共場(chǎng)所。
韓國(guó)木塑產(chǎn)品起步較晚,市場(chǎng)相對(duì)較少,但仍在以每年20%以上的速度增長(zhǎng),韓國(guó)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)在于其始終處于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷開(kāi)發(fā)研究。
2005年起,中國(guó)的木塑行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期,企業(yè)和產(chǎn)量增長(zhǎng)平均速度超過(guò)20%[9]。目前中國(guó)擁有木塑生產(chǎn)企業(yè)約210家,年產(chǎn)值超過(guò)24億元人民幣。其中約130家企業(yè)生產(chǎn)木塑地板。但是受到技術(shù)、設(shè)備和資金等方面的限制,國(guó)內(nèi)木塑行業(yè)的工藝技術(shù)比較薄弱,生產(chǎn)成本較高,產(chǎn)品附加值低,多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)仍然處在起步階段。
國(guó)內(nèi)木塑產(chǎn)品的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝主要包括擠出成型、熱壓成型和注塑成型三種[10-11]。擠出成型是目前發(fā)展較快的生產(chǎn)工藝,其特點(diǎn)是加工周期短、生產(chǎn)效率高和成型工藝簡(jiǎn)單等,但是擠出工藝同時(shí)存在著成本高、產(chǎn)品密度較小和硬度較低等問(wèn)題。熱壓成型的特點(diǎn)是可獲得任意尺寸的板材,制出的板材質(zhì)地致密,表面塑料含量高。注塑成型是加工方法中出現(xiàn)較晚的一種,尚處于起步階段,但發(fā)展迅猛。特點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度大,適用于形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的生產(chǎn),且注塑成型的木塑產(chǎn)品質(zhì)量要由于另外兩種工藝產(chǎn)出的產(chǎn)品。
木塑地板在國(guó)外的生產(chǎn)較早,早在1961年,木塑復(fù)合材料就作為工業(yè)用途出現(xiàn),但是由于生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的限制,木塑材料并沒(méi)有得到較好的推廣[12]。到1983年,美國(guó)一家企業(yè)首次采用意大利的擠壓注塑技術(shù)生產(chǎn)了木塑復(fù)合材料的汽車(chē)內(nèi)襯板,這使木塑復(fù)合材料的應(yīng)用擴(kuò)展到新的領(lǐng)域,但是這種材料并未占有很大的市場(chǎng)份額。直至1990年,國(guó)外木塑復(fù)合材料的研究達(dá)到一定水平,鋪蓋板、園林景觀、戶外餐桌和地板等形式的實(shí)體木塑復(fù)合材料產(chǎn)品相繼出現(xiàn),并逐步應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,木塑復(fù)合材料的使用進(jìn)一步擴(kuò)大,木塑地板的生產(chǎn)研究開(kāi)始出現(xiàn),其后美國(guó)、加拿大和日本等國(guó)家均對(duì)木塑地板進(jìn)行了不同程度的研究。
木塑復(fù)合材料在20世紀(jì)90年代從北美引入我國(guó),當(dāng)時(shí)正值我國(guó)地板產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)期 (1992-1996年),當(dāng)時(shí)由于相關(guān)國(guó)外貿(mào)易的促進(jìn),我國(guó)的地板種類極大豐富,實(shí)際上在這個(gè)時(shí)期,木塑地板在中國(guó)就已經(jīng)出現(xiàn),但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)等問(wèn)題,木塑地板的生產(chǎn)推廣并沒(méi)有達(dá)到理想的效果。直到2008年,木塑地板在北京奧運(yùn)會(huì)會(huì)館建設(shè)中亮相,木塑地板首次受到關(guān)注,到2010年上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)等大型公共活動(dòng)場(chǎng)所中木塑地板的頻頻出現(xiàn),極大地推動(dòng)了木塑復(fù)合材料和木塑地板的發(fā)展[13]。現(xiàn)在我國(guó)對(duì)于木塑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一系列的政策支持,我國(guó)的木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展。
我國(guó)現(xiàn)有的木塑材料相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別為《GB/T 24508-2009 木塑地板》[14],《GB/T 24137 -2009木塑裝飾板》[15]等,從分等、外觀質(zhì)量 (素面、涂飾、貼面木塑地板正面外觀質(zhì)量,木塑地板背面外觀質(zhì)量)、規(guī)格尺寸及偏差、長(zhǎng)度重量、理化性能、有害物質(zhì)限量、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等八個(gè)方面規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
由于我國(guó)木塑行業(yè)的發(fā)展尚處于起步階段,因此相關(guān)的檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并不完善,在生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中可以通過(guò)借鑒其他相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)[16]?!禛B/T15102-2006 浸漬膠膜紙飾面人造板》[17]的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,外觀質(zhì)量、理化性能檢測(cè)、檢驗(yàn)方法以及檢驗(yàn)規(guī)定都可以進(jìn)行借鑒。 《LY/T 1330-2011抗靜電木質(zhì)活動(dòng)地板》[18]中,對(duì)于木塑地板的特殊使用要求,可以進(jìn)行借鑒,包括理化性能檢測(cè)、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)定等?!禛B/T 24509-2009阻燃木質(zhì)復(fù)合地板》[19]中可從通用技術(shù)要求、燃燒性能等級(jí)、可燃性要求等方面進(jìn)行木塑地板的防火阻燃的相關(guān)研究檢測(cè)。
通過(guò)查詢木塑地板的42種相關(guān)專利,了解到這些專利分別從功能、結(jié)構(gòu)和造型三個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),其中功能專利8個(gè),結(jié)構(gòu)專利24個(gè),表面裝飾專利7個(gè),其他創(chuàng)新專利3個(gè)。這些專利中,功能設(shè)計(jì)涉及到防水功能、耐磨功能、靜音功能、防滑功能、防潮功能、防靜電功能、太陽(yáng)能LED燈功能和可移動(dòng)功能等。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專利申請(qǐng)最多,主要集中在配件連接的創(chuàng)新和自身結(jié)構(gòu)創(chuàng)新兩個(gè)方面。
對(duì)于木塑地板的表面裝飾,專利中有涂漆層、表面浮雕、雙面紋理、表面覆實(shí)木層和加入裝飾條等方面的創(chuàng)新研究。
由于木塑材料作為代木產(chǎn)品出現(xiàn),在色彩及肌理上的研究多是仿木為主。色彩多為仿珍貴木材色彩設(shè)計(jì),紋理上多是經(jīng)過(guò)砂光或拉毛處理后通過(guò)熱壓仿木材紋理,對(duì)木塑地板表面進(jìn)行處理[20-22]。隨著市場(chǎng)需求擴(kuò)大,木塑地板的染色技術(shù)也得到了一定的發(fā)展,形成以仿木材色彩為主的木塑色彩研究,還可以開(kāi)發(fā)出其他的一些艷麗鮮明的色彩以供更多的選擇。
木塑復(fù)合材料作為一種新型環(huán)保材料,其不僅在資源循環(huán)利用方面具有很好的意義,也在低碳環(huán)保方面具有較大的貢獻(xiàn)。在未來(lái)木塑地板的研究和生產(chǎn)中,應(yīng)該多考慮木塑地板的價(jià)格、多功能性和多領(lǐng)域的應(yīng)用性。木塑地板雖然在我國(guó)尚處于起步階段的研究,但是由于國(guó)家的大力扶持和各行業(yè)的廣泛關(guān)注,木塑地板將會(huì)有很好的發(fā)展前景。
[1] Alireza Ashori.Wood - plastic composites as promising green -composites for automotive industries[J].Bioresource Technology,2008,99(11):4661 -4667.
[2]趙 子,王 瀾,王佩璋.木塑復(fù)合材料的研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].塑料制造,2007,(3):35 -39.
[3]韓 振.PVC基木塑復(fù)合結(jié)皮發(fā)泡地板基材的研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2010.
[4] Chaharmahali M,Mirbagheri J,Tajvidi M,et al.Mechanical and Physical Properties of Wood - Plastic Composite Panels[J].Journal of Reinforced Plastics and Composites,2010,29(2):310 -319.
[5]沈凡成,賈潤(rùn)禮.木塑復(fù)合材料的研究進(jìn)展與發(fā)展前景[J].塑料助劑,2010,1:5 -9.
[6] Stark N M,Matuana L M.Characterization of weathered woodplastic composite surfaces using FTIR spectroscopy,contact angle,and XPS[J].Polymer Degradation and Stability,2007,92(10):1883-1890.
[7] Adhikarya K B,Pang S,Staiger M P.Dimensional stability and mechanical behaviour of wood-plastic composites based on recycled and virgin high - density polyethylene(HDPE)[J].Composites Part B:Engineering,2008,39(5):807 -815.
[8]王?,?室外用木塑地板鋪裝施工規(guī)范體系的研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2010.
[9]雷 文,余旺旺,任 超,等.幾種木塑復(fù)合材料的性能比對(duì)[J].塑料科技,2008,36(3):40 -45.
[10]賀德留,馬小琦.楊木木塑復(fù)合材料制作地板的研究[J].河南林業(yè)科技,2001,21(1):9 -12.
[11]韋亞紅,董金華.木塑板市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2008,36(7):12 -15.
[12]陳智修.PVC木塑復(fù)合材料及制品的開(kāi)發(fā)[J].聚氯乙烯,2004,(4):21 -22.
[13]朱宏宇,徐朝陽(yáng),李大綱,等.耐水木塑地板截面結(jié)構(gòu)特征分析[J].木材工業(yè),2009,23(4):37 -39.
[14]朱宇宏,孫和根,陳維丹,等.GB/T 24508-2009木塑地板[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.
[15]趙有源,張玉東,陳 堅(jiān),等.GB/T 24137-2009木塑裝飾板[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.
[16]朱宇宏,吳正元,陳 韶.關(guān)于我國(guó)塑木復(fù)合材料與制品標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].能源技術(shù)與管理,2008,(4):145 -146.
[17] 王 正,彭立民,周 月,等.GB/T 15102-2006浸漬膠膜紙飾面人造板[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.
[18]萬(wàn) 毅,李繼光,羅 炘.LY/T 1330-2011抗靜電木質(zhì)活動(dòng)地板[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.
[19]孫和根,陳志林,趙成剛,等.GB/T 24509-2009阻燃木質(zhì)復(fù)合地板[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.
[20]侯秀英,黃祖泰,楊文斌.改善模壓成型木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的途徑[J].森林工程,2005,21(1):46 -48.
[21]趙 丹,白永平,劉立洵.新型木塑復(fù)合材料成型工藝的研究[J].森林工程,2003,19(6):13 -15.
[22]蔡紹祥,喻云水.木塑復(fù)合材料的應(yīng)用及其發(fā)展前景[J].西部林業(yè)科學(xué),2005,34(2):113 -117.