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室外空间促进木塑复合材料的增长

发布: 2011-1-29 09:45 |  作者: 周旭 译 |   查看: 638次

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随着生产商强调木塑和天然植物纤维复合材料可持续再生的特点以及寻找在装饰之外的发展,这种复合材料的市场在世界各地越来越好。据在Principia Partners 公司担当顾问的Steven Van Kouteren估计热塑性和热固性木塑复合材料的全球市场已达90万公吨。他负责主持每年的木塑和天然纤维复合材料会议。他估计70%的市场将在北美市场,将近20%在欧洲市场,大约10%在亚洲市场,其余少量将在其他地区。
Q;r,A[X5m6d0    北美市场趋势  在北美,WPC总量的绝大部分将应用在建筑和工程应用当中。尽管房地产市场放缓,但WPC的使用继续增长,用来取代木材和其他材料作为铺板、栏杆、围栏。Van Kouteren解释说:“越来越多的消费者对自定的户外空间的渴望推动了WPC市场的增长。”这种趋势正蓄势待发,甚至衍生出一个全新的专注于户外空间的经销商部门的产业。他补充道,人人都在寻求低维护的材料,而WPC的普及满足了人们对不同颜色不同样式的更多产品的需求。北美市场已经细分了低端产品和高端(优质)产品。低端产品是由于WPC和处理木料之间的成本差异所决定;而高端产品则面向那些很少关注成本的富裕消费者。一种高端产品是使用Azek建筑产品的ProcellTM技术,用亚麻纤维填充PVC发泡。PVC在本质上比聚烯烃抗划伤性好,而且据报道使用的亚麻纤维而非木材纤维消除了微生物的增长及减少褪色。尽管它的成本较高,但该产品已经在高档铺板市场取得成功。由于Procell成功的鼓舞,其他几家铺板厂商最近也引进了PVC基产品。在WPC中针对于建筑的其它技术创新都主要集中在改善外观和提高物理性能上,如发泡产品、更多的颜色和纹理、耐候性共挤出板材等。
\-Qb_$b-cQ(rwA0    在北美,虽然型材挤出生产了绝大部分WPC,但是WPC粒料仍在使用。供应自订的生物质复合材料化合物的JER环境技术公司发现:WPC粒料在注塑木塑的应用正在高速增长,而且正在与其它WPC一起渗透到新兴市场当中。JER环境技术总裁Edward Trueman说道:我们的配料和配方技术提供高分散且内部水分一致地低于0.5%的WPC材料。这对于注塑模塑来说是个好消息,许多人没有意识到这种低水分性是可利用的。北京龙木天成木塑技术推广中心 '[(W?$E*x6L@A&Z

h?"n+b*C O0    WPC在欧洲的增长
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    在欧洲市场WPC正应用于各方面,《应用市场信息》(AMI)在最近的一份已出版的WPC市场研究报告中评价道:从2003~2007年WPC每年的平均增长率为23%,预计每年将继续以26%的增长速度直到2012年。在辛辛那提挤出公司担任产品经理的Mathias Daniel说道,在最近几年中,铺板已经占据了欧洲WPC总量的75%的市场。由于铺板的增长,在工厂装机生产容量和生产总量之间的巨大差距正在开始减少。对于建筑材料应用,如门/窗型材、围栏、墙板、屋面材料和滨水建筑物的其它型材挤出也在增长。在Finland-based extruder designer Conenor有限公司的Markku Vilkki说道:WPC在北美的长期经验也正使欧洲建立信心,这种新材料是一类可被接受的木材替代物。他注意到木材资源的短缺和随之而来价格的增长有助于WPC的增长。在供应木纤维和WPC粒料化合物的UK-based Wood Treatment 有限公司任职的Andrew Aitchison发现,WPC创新使用的注塑木塑和产品设计引起人们越来越多的注意。他评论道,研究者对使用注塑加工WPC的可持续性特别感兴趣。北京龙木天成木塑技术推广中心 %z0@W cmGx PlB
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    WPC在可持续发展中的作用
BJ3l0Rm`0    WPC行业者正是抓住了绿色环保这个特点从而大大地宣传他们的产品更适合用作环保材料。支持者指出木材和天然纤维复合材料有多个好处:通过生物质它们能部分替代石油基塑料。在某种情况下使用回收塑料,经常使用废弃木材加工而成的木粉或者其它废弃物品作为生物质基。WPC正在不断的取代木材,同时推动全球范围内森林保护。一些人想知道消费者(特别是北美的消费者)决定购买WPC时是否切实考虑到了可持续性。Aitchison报道说,在英国绿色运动也是很受人们关注的。他指出2012年奥运会项目正在伦敦起步,其规划师计划使用可持续材料。Aitchison说道,我们希望这是WPC使用的一种推动力。Mr. Brown.报道说,在北京开工建设的2008奥运会对WPC来说是一个重要的潜在出路。与WPC发展早期相呼应的推动力是:为消费后的可回收聚乙烯找到一条出路,重新利用废品而不是依靠例如填埋或焚烧来处理废塑料的希望在一定程度上促进了WPC的发展。据Mr. Vilkki报道,在中东和南美,稻壳正被考虑用来制备木塑复合材料以此来减少在开阔区域焚烧稻壳所带来的空气污染。在另一个例子中,Vilkki指出Conenor的挤出技术正用来再加工从工业废弃的塑料层压纸和纸板包装废弃物制备木塑复合材料,应用在路边隔音屏障中。这些废弃材料通过粉碎和致密性制成粒料,再用于挤出机挤出。JER的Trueman补充道,JER环境技术公司的使命之一就是利用废弃物。我们的客户关注着我们,因为他们同样关心可持续发展。北京龙木天成木塑技术推广中心 "|:_{p+aw2Z
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    木材和天然纤维的选择
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    很多种天然纤维或生物质材料正在被考虑,这在很大程度上依赖于当地的可用性和经济性。研究人员已经成功加工填料,例如坚果壳、中密度纤维板、稻草等原料。然而,在北美和欧洲的商业应用上,廉价的木粉仍然广泛应用于制造WPC。木粉供应充足,且可通过现存的基础设施的废弃物获取;Al England在Strandex总结说:它归结于成本。稻壳也可用于商业用途,而且是成本相对较低的替代方案,尽管它们磨料性可能成为缺陷。
cL,|8z7~!Maaz)E0    绝大部分天然纤维,例如亚麻,都可增加复合材料的强度。Mr. Van Kouteren指出它们同时也增加了成本,所以只应用于特定的高档建筑产品中。JER公司的Trueman评论道,我们正在寻找更高性能的农业纤维旨在与用注塑成型应用在消费品、交通运输和建筑中的的工程树脂竞争。
a L@(@1[#u&z\@0    CreaFill 纤维公司的市场主管Edward Schut指出,从造纸工业再回收的纸浆加工成的纤维素纤维,用于制造WPC有诸多优势。该公司研磨的纤维素纤维具有广泛的应用范围,其中就包括WPC。CreaFill 纤维公司的纤维具有很高的长径比,能提高其物理性能。Schut说道,CreaFill 纤维公司的纤维具有稳定的颜色,因为能引起降解的单宁、木质素和植物副产品在造纸生产过程中已经被除去了。CreaFill开发了一种更容易配料的颗粒状的、增容纤维产品。

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.BC7JA-| h0w,?0木塑复合加工设备
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    个别挤出机制造商在北美和欧洲朝着直接或管内挤出而非使用熔融共混造粒方向发展,目的是为了节约生产成本。一些定义WPC型材挤出过程的一步成型法是将所有组份直接加入挤出机中,而其它的包括预混合或者一部分凝结或者所有组分直接挤出。在辛辛那提 Milacron公司的市场销售经理Tom Brown评论道,亚洲WPC制造商开始要求更多的西方挤出技术,典型的是从混合造粒生产型材。北京龙木天成木塑技术推广中心 j`1~UW.]Q+M
    各种各样类型的挤出机使用在WPC生产中:同向双螺杆挤出机(TSE)和行星式挤出机在混合过程中具有优势,而锥形和平行反向双螺杆挤出机通常用来直接挤出。一般说来,同向双螺杆挤出机善于混合、除去挥发物同时提供高产量。而锥形和平行反向双螺杆挤出机通常产生更大的压力用于生产复杂的型材,Mr. Brown解释道,辛辛那提 Milacron公司具有所有这三种类型的用于WPC生产的挤出机。当使用同向双螺杆挤出机或者行星式挤出机直接挤出时,熔体泵或者单螺杆挤出机通常用来产生更高的压力来通过型材模具。最近的发展包括新的设计和各种尺寸类型的挤出机。
+}Q,[9a2F:CGu`P0    在Entek’s E-MAX™公司的新螺杆元件几何形状和设计中螺杆直径为103mm的双螺杆挤出机已经可使公司获得1361~1588kg/h(3000~3500磅/h)或更高的高产量的WPC铺板和栏杆,满足客户的需求,该公司致力于一步法直接挤出WPC的同向双螺杆挤出机和电脑监管系统的研究。Entek公司的销售和市场总监John Effman说道,我们一直在努力与我们的客户合作,优化设备满足他们的生产目标。在2007年,辛辛那提挤出股份有限公司增加了一台用于纤维素的平行反向双螺杆挤出机加入到原有用于生产WPC型材的锥形反向双螺杆挤出机组当中。新机器产量可达1000kg/h,包括两个用于除湿的脱气真空泵。该挤出机是针对以熔融共混、凝聚或再研磨形式的预混合材料设计的。
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Milacron相对较新的TIMBEREX同向双螺杆挤出机包含了一个没有分离熔体泵的用于直接挤出产生压力的具有专利的释放压力段。Mr. Brown说道,在这一段中,这两个直径和体积减少的孔能产生两个独立的单螺杆腔,从而形成有效的压力泵。Milacron也介绍了它的即插即用挤出体系,该体系包括上游和下游材料的冷却和处理。Mr.Brown说道,对于WPC材料的预混合到凝聚颗粒,同时干燥了挤出机的粒料来说,它提供了一种经济有效的方法。他解释道,聚集体在挤出机中不需要剪切力下就能轻松的打破分散,变成熔融混合颗粒。同时他补充道,这些聚集体能通过同向或反向双螺杆挤出机喂料,但我们更专注于反向双螺杆挤出机,因为我们发现它能满足市场对于更多复杂模具的的更大需求。通过Maillefer挤出公司制造的Conenor’s Conex锥形转子挤出机,设计用高填充纤维和废弃材料来制备WPC。其中两个嵌套的转子提供没有复杂的共挤出模具或者侧面挤出机情况下的多层挤出。例如,这允许挤出在核心为可回收材料,而四周环绕更高质量和外观的材料。Mr. Vilkki建议道,WPC在欧洲的真正增长需要相当低的成本结构,同时开始直接挤出并包含低成本的回收材料。尽管大部分挤出机制造商建议干燥的纤维优先挤出,并认为双螺杆挤出机不是有效的干燥机,且超过一定湿度的材料将限制其生产能力。Vilkki反驳说道,纤维的尺寸和预干燥所增加的成本是一个劣势,同时存在潜在的火灾隐患。他指出,Conex挤出机能处理水分在10%以内用于造粒的木材废弃物,在欧洲这些废弃物通常广泛来源于木材加工业和出售作为生物燃料的颗粒。Mr. Vilkki指出,在一些情况下,预热的木材颗粒在Conex挤出机喂料器中释放纤维中的水分,这是一个有效的在高速挤出过程中增加挤出生产能力解决方法。
v!E)sX#rq'd#N0    美国Maplan公司的销售和服务总监Paul Godwin说道,行星式挤出机能提供物料的低剪切和高分散,这对WPC混合造粒来说是一大优势。该公司生产用于WPC的行星式挤出机,也生产反向双螺杆挤出机和单螺杆挤出机。行星式滚筒挤出机创造一种不同类型的分散形式;德国挤出机制造商Entex Rust & Mitschke解释到,材料轻轻地围绕在中央主轴和桶之间转动。行星式挤出机适用于PVC的混合,也适用于聚烯烃的混合。相比于双螺杆挤出机,行星式挤出机能提供更佳的分散和对纤维的包覆,这对于提高物理性能和耐候耐久性是必需的,在Entex/Triad 的工艺工程师Ralf Quack说道。在Entex的挤出机中,温度通过在中心主轴、通道和筒相接近的材料循环加热/冷却介质控制。Mr. Quack解释到,这种独特的设计导致高传热,聚合物获得传热而非剪切生热使其熔融。他同时说道,正是因为这种高传热和行星挤出机高的表面积,纤维或木粉可以不用通过预干燥直接喂料进入挤出机。Gala公司的工艺工程经理Wayne Martin提到Gala公司最近推出了一个允许WPC复合物水下切粒的解决方案。水下切粒能加工其它切粒方式很难处理的材料。然而,吸湿性在WPC的水下切粒一直被关注着。Gala的专利申请关于尽可能快的从水中取出切割后的粒料,加速粒料的加热过程,剩余的水分因为仍是热的粒料而蒸发。Mr. Martin说道,通过以前闻所未闻的水下切粒,我们能得到水分含量非常低的粒料。

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