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木材、塑膠複合材的介紹

木材、塑膠複合材是用木纖維或植物纖維與熱塑性樹脂混合,經擠出或壓制成型為板材或其他製品,兼有木材與塑膠的優點,可以部分替代木材和塑膠。廣泛應用於建材行業、汽車工業、室內家飾、家具工業等方面,有利於緩解對木材資源有限的緊張,同時為塑料廢棄物回收利用提供新途徑。

按照木材、塑膠複合材的木質基體與有機單體的結合方式,木材、塑膠複合材可以分成兩大類:

1、實木改性木塑複合材材料(Wood polymer composites,簡稱為WPC)

木質基體與有機單體之間或有機單體在木質基體內部通過加熱或輻射等方式引發化學合成反應為主要特徵,最早於1961年在美國出現,常用的有機單體主要有苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、醋酸乙烯(VAc)、丙烯腈(AN)、不飽和聚脂(UPE)和丙烯酸類寡聚合物等的單獨或混合液體;樹脂液的注入方式與木材保存處理的注入方式大致相同;木材內樹脂的聚合方法,一般利用放射線照射法或觸媒加熱法來使樹脂浸漬的木材引發聚合反應或樹脂液的引發劑因加熱作用引發自由基聚合反應而形成木材、塑膠複合材。

該等複合材兼具木材和塑料的性能,較未處理的木材堅硬、強韌、耐久與耐磨,尺寸穩定性亦較佳,此外在耐燃性、耐腐蝕性及耐微生物侵蝕能力皆較未處理材佳,早期槍托的處理即是常見的例子;或因其具良好的尺寸安定性、力學性能、耐磨及耐腐性能,亦廣泛用於建築材料、工業材料、家具材料與音響、樂器用品等。

2、木質纖維材料與高分子塑料結合為主的木塑複合材(Wood plastic composites,亦簡稱為WPC )

通過木質纖維材料與高分子塑料直接複合,結合的方式以兩種材料表面(或界面)物理結合為主;木質基材的組合元型態除了木粉外,單板、刨木屑、木纖維等也可運用,纖維原料不僅侷限於木材纖維,已經開始採用多種天然植物纖維(稻殼、麥梗等)。

木塑複合材料其複合工藝和方法,除了傳統塑膠加工技術(如混煉、擠出、射出等) 成型外,無紡成型、人造板加工複合等皆為WPC重要的技術方式。

塑膠加工複合是以一般塑膠加工的設備為基礎,通過捏合機混煉、造粒等再加工射出成型、擠出成型成木塑複合材料,該方法採用的木質原料為木粉和細木纖維。為確保加工過程的連續性,若無偶合劑的加入,木質纖維材料的比率一般不超過50%。

一般而言,當木粉比率高達70%以上,該等木塑複合材可表現與木質材料相當;當木粉比率低於30%,木塑複合材的特性與塑膠無異,木粉相當於塑料加工的填料無異;而木粉比率介於30%與70%之間時,木塑複合材的特性將介於木材與塑膠之間;對於木粉、塑料複合材料的加工,提高木粉比率的同時確保塑料與木粉表面充分的混合式複合的關鍵所在。因此,在通過擠出、射出成木塑複合材料的過程中應預先對原料進行混煉處理。

人造板加工方式適合高比率木質原料含量的木塑複合材料的製造,首先對木質纖維材料在常溫下與塑料混合組胚,隨後熱壓成型得到複合材料。本方法可加工各種不同木質纖維組合型態的板材或成型材,如「木塑層機複合材」、「木材、塑膠複合材」、「刨木屑、塑膠複合材」等;木質材料的型態可以多樣化,除了單板、木纖維、刨木屑、紙漿、鋸屑、木粉等均可用來製造不同性質、不同種類的木塑複合材料,使用塑料的種類主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)等。

無紡加工的方式是80年代後發展的木塑複合方法,採用的原料為木纖維、其他植物纖維及合成纖維,根據用途,木纖維可在複合前用熱固性樹脂或改性劑處理,其主要特性為將木纖維與合成纖維在一定的比例下混合分散,通過氣流鋪成均勻坯料,再經過針刺織成一定強度的捲片或片材,經模壓製成各種異型材料,常用於汽車內裝飾板的製造。

文章提供:李明賢博士

 

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