美國木塑復(fù)合材料市場研究與分析
就像他們吹捧的原材料性能一樣，木塑復(fù)合材料（WPC）①生產(chǎn)線在經(jīng)濟(jì)處于最嚴(yán)重低迷的時(shí)候，仍舊充分顯示了其旺盛的生命力。美國的市場需求幾乎覆蓋了各類WPC產(chǎn)品（占總WPC產(chǎn)品三分之二份額），有可能該需求到2013年，年需求量將從2.2％降至1％，但是弗里多尼亞集團(tuán)②（位于美國俄亥俄州克里夫蘭市）2009年的市場分析報(bào)告卻顯示，WPC的需求將每年上升9.5個(gè)百分點(diǎn)。該報(bào)告表示，“壽命更長，低維護(hù)費(fèi)用和尺寸穩(wěn)定性高，不開裂、不翹曲等優(yōu)點(diǎn)”無疑使得越來越多的消費(fèi)者關(guān)注此種材料。 隨著美孚石油公司對舊塑料袋回收方法的研究，該公司能夠?qū)⒒厥站垡蚁┖弯從┙Y(jié)合起來，生產(chǎn)一種可以用作裝飾板的復(fù)合材料。該部門后來發(fā)展為Trex，成為北美木質(zhì)復(fù)合材料的領(lǐng)先者。也是在九十年代的早中期，Strandex公司提供WPCs預(yù)制型材，擠出后無需另外的磨銑，公司現(xiàn)在繼續(xù)提供這個(gè)技術(shù)的許可。耐用和低維護(hù)的特性已成為WPC甲板，欄桿、柵欄、窗戶和其它WPC產(chǎn)品最大的賣點(diǎn)。上述兩點(diǎn)優(yōu)勢對于WPC產(chǎn)品來說是至關(guān)重要的，因?yàn)楸绕鹌涓偁帉κ郑撼Ｒ?guī)生產(chǎn)的壓力處理木材產(chǎn)品，顧客通常要為WPC產(chǎn)品多支付10％~20％的費(fèi)用。目前，WPC已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)十億美元的產(chǎn)業(yè)，僅北美市場就有超過30多家極具競爭力的生產(chǎn)商。許多WPC產(chǎn)品已進(jìn)入第二個(gè)十年服務(wù)期，然而其高韌性和低維護(hù)最近面臨新的挑戰(zhàn)，WPC產(chǎn)品的先驅(qū)Trex在2009年7月經(jīng)歷了一場訴訟官司：兩名消費(fèi)者起訴Trex公司，稱其WPC板材類產(chǎn)品表皮脫落，而公司并未采取適合的補(bǔ)救措施。Trex總裁兼CEORonKaplan在一份聲明中表示，最好的解決辦法是避免這場昂貴和費(fèi)時(shí)的訴訟，而不是承認(rèn)這些指控。 雖然通過此案能夠多多少少為評價(jià)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)提供一些參考，但實(shí)際上該案例是值得我們深思的。消費(fèi)者始終對生產(chǎn)商的索賠期望很高。來自俄勒岡州立大學(xué)JefferyMorrell教授表示，“如果WPC產(chǎn)品開始出現(xiàn)一些耐候性問題的時(shí)候，這個(gè)行業(yè)將在未來不得不改變其營銷策略?！痹谶@個(gè)過程中，生產(chǎn)商和相關(guān)研發(fā)人員也不是無所事事的。目前，針對提高WPC產(chǎn)品耐久性的研究工作主要集中在四個(gè)方面：不退色性；防劃性；抗污性；防霉性。另一個(gè)目標(biāo)，是提高WPC板材產(chǎn)品的剛度。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)將有利于擴(kuò)大銷量及市場份額。 如何提高防水防霉性能 由于WPC產(chǎn)品大多數(shù)被用于戶外環(huán)境（需長期經(jīng)歷日曬、雨淋和冰凍的氣候變化考驗(yàn)），因此在研究人員進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的過程中，通常要考慮產(chǎn)品要適應(yīng)最惡劣的氣候環(huán)境，尤其在產(chǎn)品使用壽命內(nèi)，要保證產(chǎn)品不出現(xiàn)氣候變化造成的質(zhì)量問題。WPC產(chǎn)品是一種具有一定吸水性的材料（木屑）和疏水性材料（塑料）與各類顏料和添加劑在一起混合而成的復(fù)雜材料。在WPC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，木材填料添加比例通常為40％~60％。這樣能夠增加產(chǎn)品的剛度和抗蠕變性。木材填料的價(jià)格在大致0.1美元/磅，但是從整體生產(chǎn)考慮，WPC還是比同類全塑產(chǎn)品降低了生產(chǎn)成本。木屑的類型（硬木或軟木）能夠最終影響WPC產(chǎn)品的耐候性能，每個(gè)降解聚合物都有其自身的特性。WPC中75％是由聚乙烯（PE）制成。目前少數(shù)但是將是未來的趨勢是，生產(chǎn)商采用聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）代替原有的聚乙烯原料，這樣的產(chǎn)品更為堅(jiān)固耐用，加工過程更為復(fù)雜。但同時(shí)也存在缺點(diǎn)：聚丙烯和聚氯乙烯卻比聚乙烯更容易表面受到氧化。 Morrell說，“WPC產(chǎn)品防潮性能非常好，特別是與木材相比。但是隨著時(shí)間的推移，其防潮性能會(huì)打折?！蹦壳埃膶?shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行商用WPC板材產(chǎn)品水分循環(huán)（濕/干）周期研究。該種板材由Strandex集團(tuán)公司生產(chǎn)。該種板材60％由木屑組成，40％由高密度聚乙烯（HDPE）組成。試驗(yàn)結(jié)果表明，每個(gè)水分循環(huán)周期之后，板材含水量都會(huì)有一定程度的上升。在經(jīng)歷了四個(gè)周期之后，其含水量竟然達(dá)到2.6％。這項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)歷了水分循環(huán)周期測試后，木材和塑料之間的空隙體積增加了。 “WPC產(chǎn)品的構(gòu)成是非常復(fù)雜的，”阿特拉斯材料測試技術(shù)公司高級(jí)顧問AllenZeilnik說，“聚合物和生物纖維都有自己單獨(dú)的降解機(jī)理”“由于降解聚合物在復(fù)合材料表面，位于纖維的兩端，因此濕氣會(huì)經(jīng)由材料表面被深入吸收到內(nèi)部?！彼^續(xù)解釋道。就像一個(gè)漏水的水龍頭，這個(gè)問題會(huì)隨著時(shí)間的推移持續(xù)惡化。纖維由于吸收了水分而持續(xù)膨脹，變干后留下空隙。這樣會(huì)導(dǎo)致復(fù)材產(chǎn)品內(nèi)部吸收更多的水分，如此惡性循環(huán)。這些空隙，同時(shí)為微生物、真菌和霉菌提供了非常有益的生長環(huán)境?！拔疑踔吝€看到過WPC產(chǎn)品上長出了蘑菇?！盳elinik說。 緬因大學(xué)AEWC先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中心，木材科學(xué)與技術(shù)研究教授Douglas Gardner認(rèn)為，WPC產(chǎn)品發(fā)生霉變情況不單由生產(chǎn)原理決定，同時(shí)也和地理位置，即工作環(huán)境有關(guān)。例如，WPC板材產(chǎn)品在佛羅里達(dá)州安裝幾年之后，表面出現(xiàn)了紅色真菌。這意味著木材仍易受生物降解影響。其它熱帶、潮濕環(huán)境也被報(bào)告出現(xiàn)同樣情況，例如夏威夷。 由于水分通過木材纖維被吸收到復(fù)合材料內(nèi)部，簡單的方式是減少木材填料量。Gardner表示，目前很多的商業(yè)板材生產(chǎn)中加入了60％~65％的木材填料。“有時(shí)候，甚至生產(chǎn)商加入的木屑原料太多了?！彼f。 另一項(xiàng)防止WPC產(chǎn)品發(fā)生霉變的方法可以在生產(chǎn)過程中使用其它類型的木屑。Morrell說，試驗(yàn)顯示，有一種真菌，白腐菌，更喜歡硬木。而硬木是WPC產(chǎn)品生產(chǎn)中木粉的主要來源。解決方法可以使用西部紅柏的木屑作為替代品。因?yàn)槲鞑考t柏是軟木的一種，切具有高度的防腐性能。還有一些研究人員表示，可以在WPC產(chǎn)品的木屑加工過程中加入殺菌劑，例如硼酸鋅。雖然硼酸能夠很好的控制真菌的生長，但卻不能有效的防霉。 如何生產(chǎn)更好的WPC板材 最終，唯一行之有效的既能防止發(fā)霉和真菌的生長，又能提高WPC板材整體性能的方法提前讓W(xué)PC板材達(dá)到合理含水量。為此，一些公司已經(jīng)引入（或正在引入），具有擠壓層的WPC產(chǎn)品。涂層或其它新特點(diǎn)旨在發(fā)展木材復(fù)合材料共擠技術(shù)的優(yōu)勢，這樣做是為了使得WPC板材保持合理的水分同時(shí)，提高耐候性。 目前市場上有兩類這樣的產(chǎn)品：GAFDecking系統(tǒng)的CXline和AZEK建筑產(chǎn)品公司的Deck Harvest Collectiondecking系統(tǒng)。CXline板材包含一個(gè)共擠聚丙烯表面層和WPC芯材。聚丙烯外涂層能夠?qū)宀亩瞬康哪纠w維“封裝”起來。GAF的副總裁兼總經(jīng)理MartinGrohman認(rèn)為，這樣處理表面層，能夠有效解決消費(fèi)者對WPC產(chǎn)品三個(gè)關(guān)注的方面：褪色，防霉性，和著色性。通過擠壓的表面層能夠增加紫外線保護(hù)和抗菌添加劑，考慮到生產(chǎn)成本，這些是不能添加到整塊板材中。CXline板材有6種可選顏色，并且有長達(dá)25年的質(zhì)保期。 AZEK公司公共關(guān)系顧問Maureen Murray表示，公司在2007年購進(jìn)了ProcellDecking系統(tǒng)，并應(yīng)用這項(xiàng)專有的PVC生產(chǎn)技術(shù)制成了DeckHarvestCollection型原材料。該板材不含有任何木纖維。取而代之的是亞麻纖維或其它農(nóng)作物纖維。在制造過程中，上述原料添加比例不到10％。她說，亞麻與木材不同，前者本質(zhì)上來講是不可降解的。將亞麻纖維加入到WPC板材中，不僅能夠增加板材的強(qiáng)度，而且能夠減輕熱膨脹和收縮的影響。Murray說，“通常WPC板材之間的間隙為6.35毫米。應(yīng)用我們公司最新技術(shù)生產(chǎn)的板材，能將這部分間隙縮小到1.6毫米?！盇ZEK公司應(yīng)用ProcellDecking系統(tǒng)同時(shí)還生產(chǎn)裝飾板和門廊版。DeckHarvestCollection型原材料提供6種可選顏色和終身質(zhì)保服務(wù)。Murray表示，“我們認(rèn)為蜂窩PVC板材在目前同類產(chǎn)品中性能最為優(yōu)越。能夠充分滿足消費(fèi)者對產(chǎn)品高期望值。即對復(fù)合材料產(chǎn)品，塑料板材和其它WPC產(chǎn)品耐久性的要求?！?BASF公司（密歇根州Wynadotte）目前已與華盛頓州立大學(xué)下屬木質(zhì)材料工程實(shí)驗(yàn)室（WMEL）合作開發(fā)一種新型的多重?cái)D壓WPC板材，充分提高了耐候性的特點(diǎn)。BASF公司目前正與一些WPC板材生產(chǎn)商合作開拓此種新產(chǎn)品的銷售市場。該新品包括由HDPE和48％~68％松木木屑制成的WPC夾芯；LurabondGA101連接層；LuranSQ440ASA聚合物表層。BASF公司產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理Greg Anderson認(rèn)為，這種多重?cái)D壓WPC板材可以使用公司現(xiàn)有的擠壓設(shè)備生產(chǎn)。 Anderson說，“我們產(chǎn)品的表面材料對于WPC芯材具有很好的附著力?！彼瑫r(shí)表示，這種多重?cái)D壓工藝具有簡易操作和易于監(jiān)控的特點(diǎn)。而且，與蜂窩PVC板材比較，該種新型板材具有更多的色彩選擇方案，更高的生產(chǎn)能力和更少的原材料成本投入。 其他方面，AEWC的研究人員公布了泡沫-苯乙烯WPC板材更多的商業(yè)價(jià)值。DouglasGardner教授表示，他的員工目前正著手測試NovaChemicals化學(xué)品公司提供的苯乙烯馬來酸酐聚合物樣本。測試內(nèi)容為該原料能否應(yīng)用于WPC產(chǎn)品。聚合物多年前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。當(dāng)木屑被加入到擠壓機(jī)后，會(huì)出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象。Gardner說，“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是意料之外并且是令人激動(dòng)的?！痹诰酆衔锓磻?yīng)過程中，水在高溫下變成水蒸氣，導(dǎo)致發(fā)泡現(xiàn)象?！拔覀冇心芰M(jìn)行一些技術(shù)上和生產(chǎn)配方上的調(diào)整，控制這項(xiàng)反應(yīng)變化，生產(chǎn)出發(fā)泡板材?！盙ardner表示應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)的發(fā)泡板材會(huì)比傳統(tǒng)的聚烯烴WPC板材重量更輕，更堅(jiān)固耐用。他說，AEWC研究的的發(fā)泡苯乙烯木屑板材技術(shù)，據(jù)他所知，目前是獨(dú)一無二的。Gardner同時(shí)表示，目前該技術(shù)即將投入商業(yè)市場。前期在我們接近研究尾聲的時(shí)候，NovaChemicals化學(xué)品公司卻由于一些原因停止了該種聚合物的生產(chǎn)?！澳壳拔覀冋诜e極的申請?jiān)擁?xiàng)技術(shù)的專利，同時(shí)正在尋找一些新的能夠生產(chǎn)該聚合物的公司合作?！?推動(dòng)WPC行業(yè)積極發(fā)展背后的力量，是生產(chǎn)商和客戶對于更耐用、更優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的不懈追求?，F(xiàn)在看來，人們在這條道路上應(yīng)該已取得了一些成績。
意大利木塑復(fù)合材料加工技術(shù)新進(jìn)展
木塑復(fù)合材料（WPC）市場近年來發(fā)展異常迅猛。意大利制造商在業(yè)界率先開始制造用於WPC加工的定制擠出生產(chǎn)線，其技術(shù)研發(fā)的腳步也一直沒有停歇過。本文介紹意大利BAUSANO公司和ICMASANGIORGIO公司在塑木加工領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。 以木粉作為填料/增強(qiáng)材料的塑料有幾種名稱，最常用的是“木塑復(fù)合材料（WPC）”。木塑復(fù)合材料作為較新的品種，成功地滿足了用戶的要求。據(jù)BCC（商務(wù)通訊公司）發(fā)布的報(bào)告，估計(jì)北美木纖維和天然纖維塑料復(fù)合材料以及塑木材料的市場為22億磅，并以9.5%的年均增長率增長，預(yù)計(jì)2009年可達(dá)到約36億磅。建筑產(chǎn)品、柵欄、汽車內(nèi)飾產(chǎn)品預(yù)計(jì)將是迅速增長的幾個(gè)市場。 BAUSANO是WPC行業(yè)中的專業(yè)公司。該公司最近推出了木塑復(fù)合材料共擠型材生產(chǎn)線―Poliwood系列。木塑復(fù)合材料共擠型材生產(chǎn)線采用異向雙螺桿擠出機(jī)(L/D=36)。由於該擠出機(jī)配備有特殊的混合料斗系統(tǒng)，能夠直接加入單個(gè)組分，在PVC和聚丙烯中分別可混入最高60%和80%的木粉。該系統(tǒng)可以加工不同類型的木粉、木屑和植物纖維（包括米殼），不需要固定在特定的范圍內(nèi)。全球已有幾條不同配置的生產(chǎn)線正用於生產(chǎn)室內(nèi)外地板、游泳池和預(yù)制建筑（車庫、浴室等）。 基於該技術(shù)開發(fā)的木粉乾燥系統(tǒng)對於保證材料水分含量達(dá)標(biāo)是極為重要的，要求水分含量盡可能低。配備有MD125-30擠出機(jī)的最大的生產(chǎn)線每小時(shí)產(chǎn)量超過500kg。 ICMASANGIORGIO公司致力於提供木塑復(fù)合材料方面的服務(wù)。該公司早在1974年就注冊了其第一個(gè)國際專利，至今仍用於生產(chǎn)汽車用板材。 為了順應(yīng)不斷變化的市場需求，公司提出了更為先進(jìn)的解決方案（在1992年獲專利權(quán)），利用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)來生產(chǎn)木塑復(fù)合材料，其特點(diǎn)是每種配方組分單獨(dú)喂入。 木粉在沿機(jī)器軸向較前的位置喂入，此處聚合物已完全熔化。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高（螺桿轉(zhuǎn)速高），混合質(zhì)量好（較大剪切能力），復(fù)合材料降解的可能性小（因?yàn)槿垠w聚合物向木粉傳遞的應(yīng)力較低）。 MCM11240D是該公司推出的一種新型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，其比扭矩達(dá)8.1Nm/cm3，自由容積為876cm3，螺桿最高轉(zhuǎn)速為150rpm。視所喂入的材料，其WPC產(chǎn)量最高可達(dá)1000kg/h。 造粒單元是液環(huán)型，可以快速冷卻復(fù)合材料，避免從模板擠出後木粉產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象。冷卻水和粒料被送入一個(gè)罐中，之後泵送到離心乾燥器中進(jìn)行液/固分離。粒料最後被輸送到振動(dòng)冷卻單元，進(jìn)行分級(jí)，并進(jìn)一步冷卻。 木塑復(fù)合材料可將建筑用木材和塑料兩種材料的優(yōu)點(diǎn)充分地結(jié)合在一起，同時(shí)又減弱了兩材料的不利方面。最終所獲得的復(fù)合材料并非是木材的一種簡單副產(chǎn)物，而是一種具有特殊性能的獨(dú)特材料，可以節(jié)約重要的天然資源。
木塑復(fù)合材料將成為未來的發(fā)展趨勢
我國木塑復(fù)合材料的研發(fā)工作肇始于上世紀(jì)90年代，比國外木塑復(fù)合材料的研發(fā)晚了10多年。自上世紀(jì)90年代末期開始，隨著美國率先對來自中國的木質(zhì)包裝進(jìn)行限制，中國木塑材料的研發(fā)及其技術(shù)轉(zhuǎn)化進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。至本世紀(jì)初，中國木塑產(chǎn)業(yè)雛形漸成。木塑復(fù)合材料是一類涵蓋面廣、產(chǎn)品種類多、形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣的基礎(chǔ)性材料，在它身上充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源利用、健康環(huán)保、節(jié)約替代等可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的先進(jìn)理念，由于它的多數(shù)產(chǎn)品都具有資源綜合利用以及由此帶來的保護(hù)環(huán)境的功能，所以近年來逐漸引起了社會(huì)的重視。當(dāng)前我國政府“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”和“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”理念的提出更是給我國木塑行業(yè)的發(fā)展增添了強(qiáng)大的推動(dòng)力量。隨著木塑材料的優(yōu)點(diǎn)逐漸被發(fā)掘，2002年該項(xiàng)研究工作被列入中國科學(xué)院《2002高技術(shù)發(fā)展報(bào)告》；2003年，國家發(fā)改委將木塑復(fù)合材料列入“國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化新材料專項(xiàng)項(xiàng)目”；2005年6月，國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于做好建設(shè)節(jié)約型社會(huì)近期重點(diǎn)工作的通知》，該《通知》就完善資源綜合利用和廢舊物資回收利用的稅收優(yōu)惠政策等方面提出了一系列具體的指導(dǎo)性意見。借國家新經(jīng)濟(jì)政策東風(fēng)，全國性的“木塑熱”正在興起。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2007年年底，全國直接從事木塑復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)的企事業(yè)單位已逾160家，從業(yè)人員10余萬人，生產(chǎn)能力大幅度提高，木塑制品年產(chǎn)量已接近15萬噸，年產(chǎn)值可達(dá)20億元人民幣。根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)政策導(dǎo)向，木塑復(fù)合材料及其制品將會(huì)成為今后數(shù)年內(nèi)國家重點(diǎn)發(fā)展的新材料項(xiàng)目。木塑產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)多方位、大跨度、專業(yè)化、邊緣性的新興產(chǎn)業(yè)，其設(shè)備、技術(shù)和工藝涉及到精密機(jī)械、精細(xì)化工、液壓傳動(dòng)、真空技術(shù)、熱力傳導(dǎo)、流體力學(xué)、傳感技術(shù)、電子自控和微機(jī)編程等學(xué)科。目前，行業(yè)內(nèi)以青島遠(yuǎn)東公司為主要技術(shù)代表，其試驗(yàn)樣品已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，南方諸多企業(yè)也逐漸凸顯出自己產(chǎn)品的特色。此外，國內(nèi)數(shù)家大型企業(yè)長期跟蹤木塑行業(yè)發(fā)展進(jìn)程，積極預(yù)備進(jìn)軍木塑行業(yè)。據(jù)悉，國外杜邦、三菱等強(qiáng)勢集團(tuán)也在密切關(guān)注中國木塑行業(yè)動(dòng)態(tài)。目前,國內(nèi)研發(fā)的木塑材料有結(jié)構(gòu)類、裝飾類、包裝類和特型類等幾大類型，包括線材、型材、板材和異型材等多種系列，其適用范圍幾乎可以涵蓋所有原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其他相似復(fù)合材料現(xiàn)在的使用領(lǐng)域。已開始涉及到的木塑材料應(yīng)用范圍包括：墻裙、窗臺(tái)、套門、樓板、連廊、隔斷、頂棚、護(hù)欄、包邊、柵欄、棧橋、洗澡間、門窗套、休息亭、汽車庫、船甲板、家具飾件、水上通道、露天座椅、樓梯踏步、露天平臺(tái)、集裝箱鋪板、運(yùn)動(dòng)場座椅、輕軌隔音墻、多功能墻隔板、高速公路隔音墻等，并開始滲入建筑、家裝、物流、包裝、園林、市政、環(huán)保等行業(yè)，年生產(chǎn)總值正逐年提高，市場前景十分廣闊。綜合各方面的情況，我們認(rèn)為中國木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了新一輪發(fā)展的臨界點(diǎn)。木塑也可以成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新亮點(diǎn)。隨著人們對環(huán)境資源重視程度的提高，以廢舊物資回收和資源綜合利用為核心的循環(huán)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。大力開發(fā)資源循環(huán)利用技術(shù)，將對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。而利用廢舊塑料和木制纖維生產(chǎn)木塑復(fù)合材料制品正是適應(yīng)這一要求的好項(xiàng)目。在國內(nèi)，每年產(chǎn)生的各種廢舊塑料和木制纖維廢料數(shù)量可觀。但由于國內(nèi)市場尚處起步階段，木塑制品在國內(nèi)市場還沒有大面積推廣。中國市場與北美市場相比，木塑復(fù)合材料及制成品的增長還有相當(dāng)大的空間，預(yù)期國內(nèi)木塑復(fù)合材料市場近年內(nèi)產(chǎn)量將超過百萬噸，產(chǎn)值超過10億元，并形成新型木塑復(fù)合制品體系。作為國內(nèi)目前唯一的木塑行業(yè)組織———“中國資源綜合利用協(xié)會(huì)木塑/復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)”將為行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的提出，以及近期黨中央、國務(wù)院建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的決策，為木塑材料的發(fā)展開辟了一個(gè)廣袤的空間，我們有信心和能力把握機(jī)遇順應(yīng)潮流，與從事木塑材料研發(fā)生產(chǎn)的同仁同心同德，攜手并肩，把中國的木塑行業(yè)引領(lǐng)上一個(gè)新的臺(tái)階。
廣州化學(xué)公司研制出甘蔗渣木塑復(fù)合材料工藝
由中科院廣州化學(xué)有限公司和廣西貴港甘化股份有限公司等單位合作開發(fā)的“以甘蔗渣/PVC、HDPE為基材的高性能木塑復(fù)合材料”項(xiàng)目，于7月5日在廣州通過了廣西科技廳組織的科技成果技術(shù)鑒定。 該技術(shù)以制糖副產(chǎn)物甘蔗渣為原材料，通過預(yù)處理、表面改性增容后與塑料(PVC、HDPE)共混復(fù)合，生產(chǎn)出各種形狀的高性能甘蔗渣/PVC、HDPE木塑復(fù)合板。蔗渣木塑板兼具木材與塑料的特性，產(chǎn)品主要用于家具家裝、建筑裝飾等領(lǐng)域中的裝飾型材、模板，耐腐裝飾板。目前該項(xiàng)目已建立起年產(chǎn)60噸的甘蔗渣前期預(yù)處理中試線和年產(chǎn)150噸的甘蔗渣/PVC、HDPE木塑復(fù)合材料中試生產(chǎn)線。 參加此次鑒定會(huì)的專家認(rèn)為，該技術(shù)居于國內(nèi)領(lǐng)先地位，產(chǎn)品性能達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
循環(huán)經(jīng)濟(jì)新項(xiàng)目棉稈殘膜變木塑復(fù)合材料
天山網(wǎng)石河子訊（通訊員馮澤山報(bào)道）曾被視為廢物的棉稈、廢舊地膜，現(xiàn)在變成了一種用途廣泛的新型環(huán)保材料——木塑復(fù)合材料。6月28日，木塑材料生產(chǎn)項(xiàng)目在新疆天玖凱帝復(fù)合材料有限公司在石河子建成投產(chǎn)，產(chǎn)品填補(bǔ)了新疆乃至中亞地區(qū)空白。 “既像木料，又像塑料”。天玖凱帝公司董事長成玉彪介紹說，“木塑材料是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下的產(chǎn)物，它既有木材的堅(jiān)韌，強(qiáng)度是一般木材的5倍，可以代替木材，又不怕水泡，抗燃阻燃，能替代塑料，是一種環(huán)保產(chǎn)品，國內(nèi)市場售價(jià)一般在每噸6500元至7000元之間。” 農(nóng)八師一四九團(tuán)參與了該項(xiàng)目投資，該團(tuán)團(tuán)長張啟全說，用秸稈、殘膜生產(chǎn)木塑材料，不僅治理了團(tuán)場日益嚴(yán)重的殘膜白色污染，減輕了殘留秸稈對農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量和進(jìn)度的影響，還能增加職工收入。 據(jù)了解，天玖凱帝公司已生產(chǎn)出用木塑材料沖壓成的各型管道、裝飾裝潢和建筑材料、各式家具。公司生產(chǎn)的第一批產(chǎn)品——124噸木塑材料將出口美國，到年底，公司將有3000噸木塑材料出口。
UPM將推出新的木塑復(fù)合材料
芬蘭：uPM的創(chuàng)新產(chǎn)品UJPM ProFi木塑復(fù)合材料將于4月份在米蘭的Milano Salone Internationale del Mobile展覽會(huì)上推出。這種復(fù)合材料主要的原材料是紙和塑料制成的自粘標(biāo)簽材料，是I_JPM Raflatac的生產(chǎn)剩余物。由這種回收剩余物制成的產(chǎn)品堅(jiān)韌而耐濕，廢棄后可以燒掉或回收再用。
木塑復(fù)合材料 用途廣泛的新型環(huán)保包裝材料
木塑復(fù)合材料是以廢舊塑料、木粉（如木屑、竹粉、稻殼、秸稈等）為原料，按一定比例混合，并添加特制的助劑，經(jīng)高溫、擠壓、成型等工藝制成的一種新型復(fù)合材料。其性能優(yōu)良、用途廣泛、利于環(huán)保，并有廣闊的發(fā)展前景，值得大力研發(fā)推廣。 木塑復(fù)合材料的加工工藝 木塑材料的技術(shù)特點(diǎn)是把兩大類差別較大的不同材料相互混合在一起，即將木材塑料合二為一成復(fù)合材料?！ ∧痉郏ɑ蜣r(nóng)作物的纖維粉末）作為塑料的一種有機(jī)填料，具有來源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、絕緣性好等許多其他無機(jī)填料所無法比擬的優(yōu)良性能。但它并沒有像無機(jī)填料那樣得到廣泛應(yīng)用，主要原因在于：一是與基體樹脂的相容性較差；二是在熔隔的熱塑性塑料中分散效果差，造成流動(dòng)性差和擠出成型加工困難。由于木粉中主要成分是纖維素，含有大量的羥基，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內(nèi)氫鍵，使木粉具有吸水性，且極性很強(qiáng)。而熱塑性塑料多數(shù)為非極性，具有流水性，所以兩者之間的相容性較差，界面的粘接力很小，需要通過使用添加劑改性塑料和木粉的表面，提高它們之間界面的親和力。改性的木粉具有增強(qiáng)性質(zhì)，能夠很好地傳遞填料與塑料之間的應(yīng)力，從而達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度的作用?！ D出成型、熱壓成型、注射成型是加工木塑復(fù)合材料的主要成型方法。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?！ 哪舅軓?fù)合材料工藝技術(shù)特點(diǎn)來看，主要有以下幾類：從原料使用方面來看，一類使用的塑料原料為純塑料或商業(yè)級(jí)塑料；另一類是使用具有一定特性的單組分廢舊塑料。從加工工藝方法來看，一類是二步成型法，即塑料與木粉造粒后再進(jìn)行成型加工；另一類是一步成型法，即塑料與木粉混合后直接進(jìn)行成型加工。 從成型機(jī)理方面來看，一類是物理成型，即使用熱隔性粘合劑，在成型過程中將塑料與木粉粘合在一起；另一類是物理化學(xué)成型，即通過加入添加劑，在壓力和溫度的控制下，使原料混合物同相對低分子的添加劑一起轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿訝顟B(tài)的網(wǎng)狀纖維材料。采用這種工藝制成的材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全是融合后重生的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，比其他工藝生產(chǎn)出的木塑產(chǎn)品的抗彎、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度要好。 木塑復(fù)合材料的性能特點(diǎn)與應(yīng)用 木塑復(fù)合材料具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）易于加工。木塑材料內(nèi)含聚酯和纖維，因此具有同木材相類似的加工性能，可鋸、可釘、可刨，使用木工工具即可完成，且握釘力明顯優(yōu)于其他合成材料；（2）強(qiáng)度高、耐用性好。木塑復(fù)合材料具有較好的彈性模量。此外，由于內(nèi)含木質(zhì)纖維并經(jīng)樹脂固化，因而具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟骸⒖箾_擊等物理機(jī)械性能，并且其耐用性明顯優(yōu)于普通木質(zhì)材料；（3）耐水、耐腐蝕。木塑材料及其產(chǎn)品可抗強(qiáng)酸堿，耐水、耐腐蝕，并且不繁殖細(xì)菌，不易被蟲蛀，不長真菌；（4）可調(diào)整性強(qiáng)。通過加入不同的助劑，聚酯可以發(fā)生聚合、發(fā)泡、固化、改性等變化，從而改變木塑材料的密度、強(qiáng)度等特性，符合抗老化、防靜電、阻燃等特殊要求；（5）原料來源廣泛。木塑材料除了使用一定數(shù)量的助劑以外，95%以上的原料均為聚酯和木質(zhì)纖維，其來源廣，價(jià)格低廉。 木塑復(fù)合材料應(yīng)用于包裝行業(yè)主要是托盤、包裝箱、集裝器具等。僅以托盤為例，目前，北美地區(qū)托盤用量每年高達(dá) 2 億多個(gè)；日本托盤用量每年約 600 萬個(gè)；據(jù)預(yù)測，今后幾年內(nèi)我國木托盤的年平均使用量可能會(huì)突破 2000 萬個(gè)。因而在國內(nèi)外有很大的市場需求?！ ∧舅懿牧弦蚓哂心统薄⒎老x蛀等特點(diǎn)，適用于倉儲(chǔ)行業(yè)使用的貨架鋪板、枕木、鋪梁、地板等。在我國，倉儲(chǔ)行業(yè)應(yīng)用木塑材料雖剛開始，但需求量卻在迅速增加?！ ∧舅懿牧现瞥傻臎鐾ぁ⒆?、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐的特點(diǎn)，而且壽命長、價(jià)格低；用木塑復(fù)合材料研發(fā)房屋、室外地板、復(fù)合管材、汽車內(nèi)飾、電纜護(hù)管等產(chǎn)品已在國外開始起步。相信在不遠(yuǎn)的將來，木塑產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域仍將進(jìn)一步擴(kuò)大?！ ∮嘘P(guān)專家認(rèn)為，隨著木塑材料技術(shù)的不斷發(fā)展，其發(fā)展趨勢可能會(huì)在以下幾方面突破：（1）原料選用向大范圍方向發(fā)展，將回收的單組分廢舊塑料（PE、PP、PVC、ABS 等）清洗后，加入特定的改性劑即可進(jìn)行木塑產(chǎn)品的加工制造；（2）開發(fā)專用設(shè)備，加工方式由單一的螺桿擠出向其他傳統(tǒng)塑料加工方向發(fā)展，由水冷成型向空氣冷卻成型發(fā)展，由單一擠出型材向復(fù)合共擠、包裹共擠方向發(fā)展；（3）革新加工工藝，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；（4）產(chǎn)品由低附加值（如木塑托盤、倉儲(chǔ)地板）向高檔方向發(fā)展，進(jìn)一步提質(zhì)增效。
新型塑木復(fù)合材料在玻璃包裝上的應(yīng)用分析
1 平板玻璃包裝的現(xiàn)狀 木箱包裝是平板玻璃最傳統(tǒng)的包裝方法,在平板玻璃的銷售市場中,約80%使用的是木箱包裝(含出口玻璃包裝)。木箱盡管經(jīng)過了多次改進(jìn),仍然存在著強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差、用的輔助材料多、成本高的弊病,加之蟲害等諸多因素使出口玻璃因包裝不善受阻。木材包裝最大的弊端在于對森林資源的破壞。我國的木材資源十分匱乏,近年來保護(hù)森林資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的呼聲也越來越高。作為一個(gè)玻璃生產(chǎn)大國,我國現(xiàn)有浮法玻璃生產(chǎn)線超過100條,每天生產(chǎn)玻璃約4·5萬t (以2004年為準(zhǔn)),按每箱裝45重箱玻璃計(jì),日需包裝箱2萬只,每只包裝箱需用板材0·15 m3,因此每天單玻璃包裝就要消耗掉3 000 m3的板材,至少需要6 000 m3的原木才能加工出這些板材,約相當(dāng)于22 222棵樹。這就意味著單獨(dú)玻璃包裝這一項(xiàng),全國每天要把約400畝的森林變成荒地,對森林資源的浪費(fèi)可謂觸目驚心。這種現(xiàn)狀同時(shí)也導(dǎo)致了木材價(jià)格的飛漲,玻璃包裝箱成本的提高。因此,木材包裝的前景不容樂觀。 集裝化運(yùn)輸是平板玻璃的另一種周轉(zhuǎn)使用的運(yùn)輸方式,也被一些廠家廣泛應(yīng)用。但是,鐵制集裝架不但大量使用鋼材,制作成本高,而且在使用時(shí)運(yùn)輸和回空費(fèi)用都較大,遠(yuǎn)距離及出口運(yùn)輸受限制,操作起來比較困難。致使目前集裝架包裝占不到市場總量的20%。 在這種玻璃包裝形勢下,開發(fā)新的代木玻璃包裝箱就是大勢所趨了,也是近幾年來我們玻璃行業(yè)的一件大事。近年來在國內(nèi)外興起的塑木復(fù)合材料,順應(yīng)市場的需要,逐漸在包裝行業(yè)嶄露了頭角。 2 塑木復(fù)合材料的現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的塑木復(fù)合材料,其技術(shù)大多來自于國外技術(shù)信息的消化、吸收,雖然取得了一定成績,但離工業(yè)化應(yīng)用還差得很遠(yuǎn)。而國內(nèi)一些生產(chǎn)小企業(yè)只看到以塑代木的前景,卻忽視了加工設(shè)備、工藝技術(shù)等問題,產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。其脆性大,不抗沖擊,始終沒有在市場中得到推廣。 3 新型塑木復(fù)合材料的開發(fā) 我公司自2003年以來,一直致力于新型玻璃包裝箱的研發(fā)工作,目前我們已經(jīng)成功研制出一種新型的塑木復(fù)合材料。既用木粉和再生塑料為主要原料,通過混合、處理和成型等工序,開發(fā)出了一種加強(qiáng)型的塑木復(fù)合材料,并申請了國家專利。比起國內(nèi)其它塑木復(fù)合材料,我們的新型塑木復(fù)合材料因?yàn)橛辛诵碌呐浞胶凸に?其抗彎、抗擠壓強(qiáng)度都有了很大的提高,力學(xué)性能優(yōu)異。而且其吸水性很小,外觀裝飾效果更好,成型加工容易,從環(huán)保上來說,因其主要原料為再生塑料和農(nóng)作物秸稈,既節(jié)省了木材,又減少了白色污染,是一種新型的環(huán)境友好材料。 首先,我們對目前塑木復(fù)合材料的性能作了進(jìn)一步的改善。在傳統(tǒng)配方的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多次、反復(fù)的試驗(yàn),添加不同的添加劑,以增強(qiáng)材料的強(qiáng)度,最終使這種新型塑木材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。并且此種塑木復(fù)合材料,兼有木材和塑料的雙重性能。既具有木材的可鋸、釘、粘結(jié)、上漆、緩沖效果好的特點(diǎn),同時(shí),它又具有塑料的防蟲,防腐,吸水性小,不易變形,不開裂,機(jī)械性能好,具有堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、耐磨、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 另外,從設(shè)備的改進(jìn)上,由于目前國內(nèi)的塑木技術(shù)尚不成熟,對于設(shè)備的制造也處于起步階段,許多設(shè)備并不十分切合實(shí)際。比如絕大部分生產(chǎn)廠家不管使用何種原材料,都采用雙螺桿擠出機(jī),設(shè)備投資大,既浪費(fèi)又不科學(xué),我們公司針對所使用的原材料,果斷采用單螺桿擠出機(jī),既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用,有效提高了制品質(zhì)量。 從生產(chǎn)工藝上,我們成功借鑒了生產(chǎn)橡膠電纜的工藝技術(shù),在擠出塑木型材之間加上筋片,有效地改善了目前國內(nèi)外塑木產(chǎn)品脆性大,不抗沖擊的缺點(diǎn),大大增加了產(chǎn)品的抗拉、抗壓強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度,充分滿足了玻璃包裝對材料強(qiáng)度的要求。最后,我們對由此種材料制作的玻璃包裝箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì),通過對國內(nèi)外各種玻璃包裝箱的大量調(diào)查研究,并充分借鑒了國內(nèi)外同行對各種木質(zhì)玻璃包裝箱的設(shè)計(jì)構(gòu)想,經(jīng)過多次的國內(nèi)、國外試驗(yàn),最終確定了一種理想的設(shè)計(jì)方案。使得這種新型塑木玻璃包裝箱,操作起來非常方便,不需鐵釘封箱,不用打包裝帶來增加其吊裝和儲(chǔ)運(yùn)安全,省時(shí)、省力、節(jié)約成本。 4 新型塑木包裝箱與木質(zhì)包裝箱的成本比較 木箱包裝成本,3m以上規(guī)格的平均要在400元/只左右(包括打包帶),3m以下規(guī)格的平均要在230元/只左右;而新型塑木包裝箱的單次使用成本在370元左右(3m以上規(guī)格)。與木箱相比,3m以上規(guī)格包裝箱成本每只降低了30元左右,但塑木包裝箱可以回收使用,再次降低了其使用成本。再者,根據(jù)國家質(zhì)檢總局、海關(guān)總署、商務(wù)部、林業(yè)局2005年第4號(hào)公告規(guī)定,從2005年3月1日起,出口企業(yè)其出境貨物的木質(zhì)包裝必須經(jīng)過符合國際植物保護(hù)公約組織規(guī)定的除害處理過程(如熏蒸處理),并由檢驗(yàn)檢疫部門檢疫合格后方可出境。對于出口木質(zhì)包裝箱不但增加了操作環(huán)節(jié),還額外增加了熏蒸費(fèi)用。而我們這種新型塑木包裝箱,就可以免除熏蒸處理,對于出口玻璃來說,既簡化了操作程序,又節(jié)約了大量包裝成本。 5 結(jié) 語 新型塑木玻璃包裝箱解決了多年來玻璃包裝行業(yè)急需解決的大問題,既降低了成本,又免除了木箱包裝需經(jīng)過開蓋、裝 箱、合蓋以及上釘、打鋼帶等一系列繁瑣程序,便于操作,還免除了這部分人工成本;節(jié)能環(huán)保,安全可靠,并可以免除熏蒸,使用起來輕便、安全、運(yùn)輸及回空成本低。當(dāng)然,在使用過程中,新型塑木包裝也會(huì)出現(xiàn)新的問題,最明顯的就是新型塑木包裝與木材包裝以及其他各種包裝的操作方式,給生產(chǎn)廠家及用戶帶來一些不適應(yīng),但是這些問題都會(huì)隨著操作的日益熟練而消失。我們相信,隨著新型塑木包裝箱的逐漸推廣,一場新的包裝革命將會(huì)到來。
我國目前已建立木基復(fù)合材料中試和產(chǎn)業(yè)化基地
國家863計(jì)劃研究單位與企業(yè)密切合作，建立了木基復(fù)合材料中試和產(chǎn)業(yè)化基地，推動(dòng)了木基復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 研究單位與杭州大莊地板有限公司以及山東淄博同森木業(yè)有限公司合作進(jìn)行LVL產(chǎn)品和竹木復(fù)合多功能輕型結(jié)構(gòu)材料的中試以及產(chǎn)業(yè)化。完成了由滬東中華造船集團(tuán)投資的木/竹復(fù)合結(jié)構(gòu)材料示范工廠“連云港市東森科技發(fā)展有限公司”的建設(shè)，在完成了示范工廠的可行性研究、擴(kuò)初設(shè)計(jì)、設(shè)備按裝調(diào)試、試生產(chǎn)等一系列工作后，該示范工廠于2004年10月正式投入生產(chǎn)。 國產(chǎn)化異氰酸酯稻草板制造技術(shù)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化推廣，已經(jīng)在湖北荊州和江蘇淮安分別建成了年產(chǎn)50000M3秸稈板生產(chǎn)線并已投入生產(chǎn)，年創(chuàng)產(chǎn)值共2億元，每畝地農(nóng)民增收50-100元。國產(chǎn)化異氰酸酯中密度稻草板制造技術(shù)轉(zhuǎn)讓給河南信陽木工機(jī)械有限公司，獲專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)40萬元。農(nóng)民通過出售秸稈，每畝地可增收150元。開展秸稈綜合利用，可以給廣大農(nóng)民提供新的就業(yè)機(jī)會(huì)，有利農(nóng)村社會(huì)穩(wěn)定。秸稈被作為原料得到了工業(yè)利用，農(nóng)民不必焚燒秸稈，有利于保護(hù)環(huán)境。利用秸稈部分替代木材，既緩解了人造板企業(yè)原料緊缺的矛盾，又可以保護(hù)森林資源，促進(jìn)節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。 木基復(fù)合裝飾材料課題的“材色仿真裝飾單板制造技術(shù)”和“重組裝飾材料制造技術(shù)”已經(jīng)在山東臨沂和浙江嘉善推廣應(yīng)用，分別建成了年產(chǎn)1000萬m2的產(chǎn)品生產(chǎn)線。其中，2003年3月與浙江裕華木業(yè)有限公司簽訂了“仿黑胡桃和仿泰國柚木人造板方材與薄木制造技術(shù)”轉(zhuǎn)讓合同，轉(zhuǎn)讓費(fèi)30萬元（不含計(jì)算機(jī)測配色技術(shù)和染液循環(huán)利用技術(shù)），當(dāng)年完成了技術(shù)交底和生產(chǎn)試驗(yàn)，該企業(yè)根據(jù)自身發(fā)展和市場情況，建成了部分生產(chǎn)線。2004年在山東生產(chǎn)材色仿真裝飾單板產(chǎn)品580萬m2，其中420萬m2用于該公司內(nèi)的裝飾單板貼面人造板生產(chǎn)，其余160萬m2銷售國內(nèi)市場，產(chǎn)值3652萬元，創(chuàng)利稅532萬元，其中利潤406萬元，稅收126萬元。
木質(zhì)復(fù)合材料加工刀具的研究進(jìn)展
1．引言 近年來，現(xiàn)代化木材加工工業(yè)發(fā)展迅猛，木質(zhì)復(fù)合材料的加工因此得到了的高速發(fā)展。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人造板工業(yè)得到了越來越多的發(fā)展空間。其中最主要的產(chǎn)品是中密度纖維板（MDF），我國目前是亞洲產(chǎn)量最大的國家。2001年強(qiáng)化木地板實(shí)際產(chǎn)量已增至6000萬m2，如此大量增長的需求對切削加工工具提出了新的要求。目前在切削人造板等木質(zhì)復(fù)合材料時(shí)使用的刀具材料主要是硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金的耐磨性、耐熱性和硬度很高。但由于木材本身具有很高的各向異性結(jié)構(gòu)，使得與刀具的摩擦系數(shù)很大，而且木質(zhì)復(fù)合材料本身既含有造成刀具機(jī)械擦傷的硬質(zhì)點(diǎn)（某些人造板表面還有難以加工的硬質(zhì)涂層），又有引發(fā)刀具發(fā)生化學(xué)腐蝕的酸性介質(zhì)，這些都會(huì)加劇刀具磨損和腐蝕，不僅大大縮短了使用壽命，而且嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而影響了產(chǎn)品的加工成本和生產(chǎn)效率?，F(xiàn)有的硬質(zhì)合金刀具在耐磨和耐腐蝕性方面已經(jīng)不能滿足要求，為了達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，市場迫切需要高性能的、高質(zhì)量的木工加工刀具。 我國現(xiàn)階段不僅在木工刀具研究理論上還很貧乏，而且在其生產(chǎn)上更是非常落后，因此了解和掌握目前國內(nèi)外木工刀具的發(fā)展?fàn)顩r和研究進(jìn)展有著重要的意義。 2．磨損機(jī)理 2.1 機(jī)械擦傷磨損 由于木質(zhì)復(fù)合材料所具有的特殊的不同于金屬材料的組成結(jié)構(gòu)，因此對刀具在加工中的磨損機(jī)理要有特殊的研究，這對于刀具的材料選擇和幾何參數(shù)的選用等都是很有必要的。木工刀具的磨損主要分為兩類：機(jī)械擦傷磨損和腐蝕磨損。 機(jī)械擦傷磨損由木質(zhì)復(fù)合材料中的硬質(zhì)顆?；蛲钩鑫锸沟毒卟牧线w移所造成。細(xì)胞壁、樹脂、礦物質(zhì)（如石英砂等）、節(jié)子、膠合材料等，都可能成為機(jī)械擦傷磨損的硬質(zhì)點(diǎn)。通常認(rèn)為：機(jī)械擦傷磨損是磨料在刀具表面滑過，產(chǎn)生擦傷或微切削，結(jié)果在刀具表面形成擦痕或犁溝的過程。判斷機(jī)械擦傷是否為刀具的主要磨損機(jī)理，除了考慮刀具材料特性，還要考慮工件的化學(xué)性質(zhì)和含水率。若工件含水率高，酸性較強(qiáng)，則刀具磨損往往還有另外不可忽略的原因——腐蝕磨損。 2.2 腐蝕磨損 硬質(zhì)合金刀片在切削某些木質(zhì)材料時(shí)易生成揮發(fā)的氯化物。硬質(zhì)合金刀具中的鈷元素會(huì)被有機(jī)弱酸中的氫離子奪去電子形成金屬離子，然后多元酚化合物會(huì)與離子發(fā)生鰲合反應(yīng)，生成疏松的鰲合物?？梢姡袡C(jī)弱酸和多元酚化合物對刀具材料的腐蝕是逐步進(jìn)行的，最后生成金屬鰲合物覆蓋在刀具表面。對于硬質(zhì)合金刀具，鈷是不可缺少的粘結(jié)相，一旦鈷被腐蝕，生成的鰲合物在機(jī)械擦傷磨損作用下很快被磨耗，造成刀具材料被嚴(yán)重磨損。另外，電化學(xué)腐蝕也是造成刀具磨損的重要原因。因此，刀具的磨損其實(shí)質(zhì)是刀具與工件材料發(fā)生機(jī)械、熱和電化學(xué)腐蝕的綜合作用，是使刀具前后面的金屬材料不斷損失的過程。對幾種典型刀具來說，金剛石薄膜的磨耗機(jī)理是“磨損變形—裂紋—磨屑形成”。高速鋼刀片以磨料磨損為主，腐蝕磨損為輔。粘結(jié)劑（鈷元素）喪失是硬質(zhì)合金刀片磨損的根本原因，因此腐蝕磨損是硬質(zhì)合金刀片的主要磨損機(jī)理。 3．國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展方向 近年來，隨著一些新材料的使用，木工刀具走向了多元化的發(fā)展。這些新材料在某些力學(xué)、物理性能方面具有傳統(tǒng)材料難以比擬的優(yōu)勢。 在木材加工這一行業(yè)，最早使用的刀具是高速鋼，隨著硬質(zhì)合金與金剛石等超硬材料的使用，木工刀具的發(fā)展日漸成熟。涂層處理毫無疑問是當(dāng)今研究和開發(fā)最多的技術(shù)。美國、德國、波蘭等國家在這方面的研究很多，主要是針對涂層結(jié)合力、磨損機(jī)理、涂層材料性能比較等等。多層涂層、多元復(fù)合涂層以及金剛石涂層、CBN、CN涂層將是未來刀具涂層的發(fā)展方向。另外，PCD刀具的應(yīng)用也非常多。德國的藍(lán)幟（Leitz）公司是世界生產(chǎn)木工刀具最有名的公司之一，他們已經(jīng)研究出比PCD刀具耐磨性還要高數(shù)十倍的MCD單晶金剛石刀具。 目前國內(nèi)外對木材加工刀具的研究都很重視，隨著高效率、高環(huán)保意識(shí)的深入人心，木材加工這一傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)被賦予了新的發(fā)展方向，那就是在刀具磨損機(jī)理的研究、刀具幾何參數(shù)的計(jì)算優(yōu)化以及表面處理等方面開拓新的前景，特別在刀具表面處理方面，國外已經(jīng)有不少文章發(fā)表，國內(nèi)也已經(jīng)有部分專家在木工刀具的理論方面做了大量的研究，比如南京林業(yè)大學(xué)的曹平祥教授就在木工刀具的磨損和金剛石膜刀具的研究方面取得了不小的成績。哈爾濱工業(yè)大學(xué)也在刀具磨損和PCD木工刀具等方面做了不少的研究。 4．研究動(dòng)態(tài) 4.1 涂層技術(shù) 涂層是一種適于木工刀具處理的新技術(shù)，通常是在硬質(zhì)合金表面涂覆一層耐磨的TiC、TiN、TiCN3等材料。目前主要的涂覆方法有化學(xué)氣相沉積涂層（CVD）和物理氣相沉積涂層（PVD）。未涂層的硬質(zhì)合金材料，其刀具耐熱性和耐磨性低于硬質(zhì)相本身，而表面涂層硬質(zhì)合金刀具的表面硬度和耐磨性，則幾乎完全反映了涂層材料的性能。由于涂層普遍具有較硬質(zhì)合金高的硬度（如用CVD涂覆TiC，硬度達(dá)到HV3800），而且保持了基體材料耐沖擊的性能。在木工加工防腐蝕方面，由于涂層的存在使硬質(zhì)合金在加工中“脫鈷”的現(xiàn)象得到了較好的控制，因此涂層處理能較好地提高刀具的使用壽命。 波蘭科研人員P Beer等研究指出：刀具涂層和原木的摩擦系數(shù)仍然相對較高，這就對涂層的結(jié)合力提出了更高的要求。結(jié)合力好的涂層可以大大提高刀具的壽命，防止刀具提前磨損的出現(xiàn)。但是，使用到一定程度后的涂層刀具會(huì)因?yàn)榇植诘牡毒弑砻娑^嚴(yán)重的降低木質(zhì)板材的加工表面質(zhì)量。因此，低摩擦系數(shù)、平穩(wěn)的磨損及更長的使用壽命成為涂層的研究方向。德國科研人員I. Endler等研究發(fā)現(xiàn)：涂層與刀體材料之間良好的結(jié)合力、低的表面粗糙度以及小的切削刃半徑可以得到很好的切削效果。當(dāng)涂層厚度小于5μm時(shí)，切削刃半徑可以增加很少或者不增加，這對于需要鋒利刃部的木工刀具來說是很重要的。盡管有著優(yōu)異的性能條件，涂層改良刀具卻仍然沒有在木工加工方面得到非常好的應(yīng)用，其中的困難在于機(jī)械的工藝性、木質(zhì)材料的物理性和摩擦組織性等綜合因素有著非常獨(dú)特的性能參數(shù)。這使得刀具材料的選擇和確定刀具幾何參數(shù)變得困難。 在涂層技術(shù)中，離子注入技術(shù)的研究也取得了重要進(jìn)展。研究表明，離子注入提高刀具硬度是由于注入的原子進(jìn)入位錯(cuò)附近或固溶體產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的緣故。離子注入還能形成致密的氧化膜，并且改變表面電化學(xué)性能，從而提高耐蝕性，這將對木工刀具的改良很有幫助。 （1）滲氮技術(shù) 碳鋼因?yàn)槠湓谀竟ぜ庸ゎI(lǐng)域性能和價(jià)格的高性價(jià)比而獲得了廣泛的應(yīng)用，是傳統(tǒng)的木工加工刀具。隨著對加工質(zhì)量的要求逐步提高，對碳鋼木工刀具的改良改性也是眾多科研人員的努力方向。其中，滲碳、滲氮技術(shù)效果較好而且頗受關(guān)注。波蘭科研人員J. Rudnicki等通過對木工刀具的滲氮研究得出結(jié)論：對于屈服溫度較低的碳鋼，溫度低于400℃的離子滲氮可以取得良好的效果，雖然會(huì)增加刀具與木質(zhì)工件的摩擦系數(shù)，但滲氮技術(shù)可以顯著提高刀具強(qiáng)度，并提高刀具壽命1倍以上。 （2）金剛石薄膜處理 金剛石薄膜具有十分優(yōu)異的特性，如最大的硬度（100GPa）最高的熱導(dǎo)率［>12W/（cm·k）］，對化學(xué)反應(yīng)十分穩(wěn)定，能耐各種溫度下的非氧化性酸等，因此，金剛石膜用于加工木質(zhì)復(fù)合材料時(shí)具有很好的性能條件，其耐磨和耐蝕性可以得到充分發(fā)揮。目前，合成金剛石主要采用CVD方法。其中間層多采用TiC/TiN層以阻止鈷的擴(kuò)散并承載金剛石膜。M. S. Raghuveer等人研究后指出：在用CVD方法制備金剛石膜時(shí)，鈷通過晶界從基體向外的轉(zhuǎn)移比金剛石晶粒的長大要明顯得多，但可用氫離子化學(xué)刻蝕結(jié)合TiC/TiN 擴(kuò)散阻層的方法使之顯著降低。采用刃磨的方法得到較大的刀具刃口半徑，并可在CVD沉積時(shí)保持刀具刃口的鋒利，對于改善金剛石與刀具基體的結(jié)合力可以起到重要的作用。 金剛石膜涂層刀具在木加工中至今應(yīng)用有限，仍然存在一些問題有待解決。主要原因在于：金剛石膜與機(jī)體的結(jié)合力始終不足，而且木加工中，需要鋒利的刃口和小的切削刃——包括切削角度，這對于金剛石膜來說又是一個(gè)難以把握的工藝問題。盡管如此，金剛石膜由于其優(yōu)異的性能使得其在木加工中有著很好的應(yīng)用前景。 4.2 聚晶金剛石PCD與PDC PCD（Polycrystalline Diamond）是一種高性能的合成超硬材料。它有著很高的硬度，良好的抗磨損性以及熱傳導(dǎo)性，近年來被越來越多地應(yīng)用到木質(zhì)復(fù)合材料的加工中。1979年，德國藍(lán)幟公司首先制造出了PCD木工刀具，在加工PB（particle board）時(shí)，其壽命是常規(guī)硬質(zhì)合金刀具的125倍。由此可以看出PCD有著非常優(yōu)異的性能。 聚晶金剛石復(fù)合片（Polycrystalline Diamond Compact，簡稱PDC）刀具的研究是在PCD刀具研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是將金剛石微粉在超高溫高壓下一次性燒結(jié)在硬質(zhì)合金機(jī)體上，從而將PCD與硬質(zhì)合金復(fù)合成一個(gè)整體，由于它既有金剛石的硬度和耐磨性又具有硬質(zhì)合金的韌性和可焊性等優(yōu)點(diǎn)，因此它的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義。 目前PDC刀具復(fù)合片材料正朝著大尺寸化、晶粒細(xì)化、質(zhì)量優(yōu)化、性能均勻化方面發(fā)展，其應(yīng)用市場也逐年增長。我國木材加工工業(yè)今后發(fā)展的重點(diǎn)在于進(jìn)一步提高成材質(zhì)量、合格率和出材率，發(fā)展涂層加工。因此，木工加工工業(yè)加速采用PCD、PDC刀具將是發(fā)展趨勢。首先，由于PDC硬度高、耐磨性好、使用壽命為同類硬質(zhì)合金刀具的20～400倍，使更換刀具時(shí)間由原來的每幾小時(shí)一次到每幾個(gè)月一次。減少了換機(jī)換刀次數(shù)及刃磨工時(shí)，提高了設(shè)備利用率和木制品生產(chǎn)率。其次，刀尖后退量小，可以提高切削速度。增加每次進(jìn)給量，同樣可以提高生產(chǎn)率，而且可獲得較低的粗糙度和較高的精度。雖然刀具成本為同類硬質(zhì)合金刀具的10～40倍，但如果考慮終身成本分析，那么最終制品加工成本可下降20%～69%。 5．結(jié)語 在近年一次國際木工機(jī)械研討會(huì)上，英國著名的木工機(jī)械專家Geoff. stainton先生預(yù)言：中國將成為世界上最大的木工機(jī)械生產(chǎn)基地。我國是硬質(zhì)合金生產(chǎn)大國，硬質(zhì)合金是生產(chǎn)木工刀具的主要材料，所以如何利用我們的優(yōu)勢，在木工刀具這一市場盡快成熟，縮小與國外的差距將有著重大意義。
