木塑复合物之耐候性能.doc

木塑复合物之耐候性能最新研究清楚地显示出木质复合材料各组分之间复杂的相互作用会影响耐候性、颜色损失、防潮性、防霉性和耐老化性能。室外使用的木质纤维复合材料，如铺板、栏栅等并没有做到其早期寿命长、无需维护的要求。实际上，木填充量高的复合材料铺板和天然木材一样，会收缩、膨胀、染污、弯曲、开裂、褪色，也可能发霉、长出菌类、受水的侵蚀，甚至被白蚁吃掉。谁懂得这些？即使木塑复合材料（WPC）的制造商也不一定很清楚，因为这些材料在市场上太新了。木材和天然纤维复合材料的室外用途在最近10到15年间从零增加到超过20亿磅/年，但很少甚至没有统计数据或试验方法理论来研究其耐候和老化效果。
图1：木塑复合材料风化带来的不受欢迎的意外之一是铺板上长出硬币大小的蘑。生物杀灭剂如硼酸锌可以帮助解决此问题。（照片：U.S.Borax）通过一系列的技术会议，最近开始有了一些这样的试验数据。一个特别值得一提的例子是在美国威斯康星州Madison召开的第八届木塑复合材料会议，这次会议于五月举行，由Madison的美国农业部森林产品实验室（USDAForestProductsLaboratory）和多伦多大学赞助。“有几篇非常出色的论文描述了最新的试验结果，并比较了真实世界的潮湿老化结果和实验室结果，”KadantComposites公司的研发工程师TatyanaSamoylova说，该公司是位于马萨诸塞州Bedford的铺板制造商。“这正是我们行业所需要的。”木材和天然纤维复合材料制造者的另一个巨大需求是开拓新市场，使其不再局限于铺板。2004年十月在巴尔的摩由PrincipiaPartners咨询公司举办的第四次WPC会议就聚焦于新产品开发，尤其是注塑成型加工、最新和最小的复合材料加工方法。（去年十月举行的第五次WPC会议也有类似的重点）。同时2004年三月在法国Bordeaux举行的第二届木质纤维聚合物复合材料会议主要集中于建筑用途、新型加工技术和先进的性能标准。这个新的每三年举行一次的会议由Bordeaux的CTBA（木材与家具技术中心，CentreTechniqueduBoisetdeI'Ameublement）赞助。在美国，美国材料实验协会（ASTM）开发了世界上第一个木塑复合材料铺板的质量标准。ASTMD7031，测试方法的概要，在2004年获得批准作为WPC制造商的指南。今年又公布了ASTMD7032，它设定了建筑规范所接受的WPC铺板和护栏的产品规格。目前ASTM正致力于制定更多的标准，扩展木材和天然纤维复合材料在更高级建筑领域的应用。据CTBA的研发经理GillesLabat介绍，欧洲工作者也在解决老化和耐候问题，包括测试吸水性、重量损失、耐候性、老化性、颜色坚牢度、防霉菌、防藻类、防昆虫的需要。
图2：Schilling-Knobel公司的双带式加热冷却压制机，过去常用于制造PVC地板，也可以生产木/塑板。人们对全球市场木材和天然纤维复合材料期望很高，Principia公司估计2003年消耗量为17亿磅，假定年增长率达到15%，则2005年消耗量高达21亿磅。美国市场占了总用量的接近85%，Principia的高级合伙人JamesMorton说。因此主要兴趣集中于耐候试验方法和结果。首先，近期数据显示木质纤维的类型、长度、纤维组合、着色剂、偶合剂、润滑剂和其他添加剂间的相互作用非常复杂。木塑复合材料表现中组分作用的方式并不简单，也无法预测，并且看起来它们对风化、潮湿老化、霉菌和颜色损失都有影响。世界大不同木材和天然纤维复合材料的市场和技术在北美和在欧洲大不相同。北美市场的一半是铺板或与铺板相关的部件，剩下的大多数也是挤出型材-从船桩到铅笔。另外还有一些压缩成型的汽车和建筑部件，注塑成型只占非常小的一部分。而且大多数复合材料都使用木纤维，填充量很少超过50%，农用纤维的使用很有限。但在欧洲，木材和天然纤维复合材料的使用更为多样化，技术也更先进。据德国Nova-Institut的最新研究结果，汽车部件是一个大市场，包括注塑和压缩成型，2003年消耗了3.5亿磅。其它大市场包括家具和橱柜的面板。欧洲主要使用农用纤维如剑麻、洋麻、亚麻、大麻纤维、黄麻、棉线，木纤维用得相对较少。欧洲的纤维填充量也高得多-从70%到85%（在汽车部件中最高达50%）。面板的带式成型法最近两次会议中介绍了一种新型加工方法，无需挤出用木质复合材料生产平板。PallmannMaschinenfabrik公司（美国PallmannPulverizers的德国母公司）与德国的Schilling-Knobel公司共同努力，开发了双带式木质复合材料加工方法，并在法国的CTBA会议上展示。在这种加工方法中，Pallmann的Palltruder机第一步先用木粉或纤维、加上原生或再生H