木纤维复合材在建筑中的应用

木纤维复合材料木纤维复合材（WFC）是属于木基复合材的一种，既不同于传统的木塑混合材，也不同于木塑复合材。木纤维复合材是运用森林加工剩余物或农村一次性植物纤维类为主要基本原料，配合常用的塑料（或回收塑料），添加稳定剂、发泡剂、偶合剂、胶粘剂等原料，经初步加工，在改进的双螺杆挤出机中挤出成型。它既可以制成板材或不同形状的型材（最近又做出了不同容重的木纤维复合材），也可用不同原料配比，制成一定强度的结构材，更可利用着色剂，制成复合型装饰材。因此木纤维复合材已成为一种独特的新型建筑材料。木纤维复合材料的特点资源丰富木纤维复合材是利用森林加工剩余物或农村一次性植物纤维为主要原料，因此资源丰富。据有关方面报导，国内的一次性农村植物纤维的数量常见有10多种，如麦秸、豆秸、棉杆、玉米杆、谷子杆、高梁杆葵花杆、菜花杆、油菜杆、芝麻杆、胡麻杆、烟杆、甘蔗杆等，每年播种达115855万亩，而每年剩余物植物纤维约41887万m3,若利用其中1一2%，就可生产420万吨板材，可节省木材约1260一2520万耐（以1吨造板代3m3原木计算）。若再利用其他农村剩余物纤维如果壳类（稻壳、椰子壳等）、干草类，其总量将更大。至少森林加工剩余物，除树木枝梗材外，木材加工厂的断头、木屑、木粉、碎片等，量也极大。单以木粉来说，在中国，有人统计可达100万吨/年。这些都是可再生可利用的资源。至于化工原料，中国近几年，在上海、山东等地筹建了不少聚烯烃厂，其产量均在10万吨/年以上，原料供应充足。木纤维复合材的发展从资源来看非常丰富。生产有利于环保木纤维复合材的原料基本是森林工业的剩余物及农村一次性植物纤椎，该类材料传统处理方法多数是以焚烧处理为主。当燃烧处理时，常常有二次污染，对环境不利。而用作木纤维复合材原料后，这个问题就迎刃而解。另一方面，用木纤维复合材料来代替木材，既可以节约原木，直接减少森林采伐，又是保护森林、维护生态环境的有效措施。目前生产木纤维复合材所用的塑料，国外已不采用PVC，而是用聚烯烃类（PP、PE），因此已无环境污染问题。同时木纤维复合材料应用后，可回收、可再生、再利用，所以木纤维复合材已成为一种生态环保材料。生产成本低由于原料都是工农业剩余物，加工生产工艺简单。从工艺上简化了普通塑料板材的生产，可在较低温度用较快速度制成，生产流程短，速度快。据国外生产单位统计，组织生产木纤维复合材型材比全塑料型材成本降低20一25%。木纤维复合材料的发展配方的改进国外目前木纤维复合材料在配方上主要是研究塑料与木纤维的混合比为了减轻木纤维复合材的重量，同时又有相当的强度，着重在发泡工艺配方上改进。同时为了环保，对所添加的塑料品种研究也很重视，过去使用PVC塑料，现在大多数改用聚烯烃或复合多元塑料，如ABS、ASA、SAN等，而用得较多的是PP、高密度PE、PST等品种。生产工艺的改进传统塑料复合材的工艺是采用混炼、热压（或发泡压制）成平板或模压成型材。现在木纤维复合材是以挤塑工艺为主，摆脱了热板平压。挤塑时改单层挤出为多层挤出法，可直接制成型材或形状复杂的建筑材料。此类工艺创新减少了生产工序，提高了生产效率、节约了成本。对于发泡型板材的制造，据报导，比传统型材容重一般降低5一50%。（视用途定），以适应建筑工程需要。性能的提高一般塑料型材如要减低容重，就会影响材料的硬度与弹性模量。经验证明，传统发泡材料的硬度与弹性模量只有非发泡材料的1/3一1/2。在制造木纤维复合材时，用控制气泡大小，填充量多少，填料微粒尺寸规格，树脂种类等来保证发泡后复合材的性能。制造时发现聚烯烃树脂比原聚氯乙烯树脂对复合材强度下降影响更大。因为聚氯乙烯树脂与木纤维材料相容性较好，而聚烯烃树脂与木纤维材料相容性差，从而造成强度下降。因此，在使用聚烯烃树脂为原料时，一定要加偶合剂或兼容剂来防止强度下降。另外，各种木纤维材料的规格大小也有影响，必要时稍加胶粘剂来解决木纤维复合材的强度。目前木纤维复合材制造工艺国外已有单层挤出、共挤出、三层挤出等方法，容重也可以达到设计需要，并且不需端部盖帽或边饰来遮掩开口端。更突出的是，用多层挤出法，面层可以做得很薄。用作建筑结构材时，需调整木纤维材料配比，生产木纤维比例高，容重大的复合材料。在制造发泡型材时，关键是选择模头及挤出设备，特别是设备中的冷却器，这是国外设备重要改进之处。过去生产木纤维复合材，多利用原有的模具或挤塑机，影响材料的性能。若采用低温冷却来制造，效果较好。目前已有个别厂用8套挤出生产线，生产二层、三层木纤维复合材，则效果更好。木纤维复合材在挤出时，往往有膨胀率，这个膨胀率一定要控制好。不发泡的复合材是不需对此特别关注，而发泡复合材就必须要特别注意，否则会破坏复合材表面美观。制造时对模头的尺寸，与发泡倍数要严格掌握，这样木纤维复合材的质量才能有保证。其他影响木纤维复合材物理机械性能的因素是塑料与木纤维材料的本身规格，一般木纤维材料细度要在40目左右，纤维在复合材中的分布要均匀，长纤维与短纤维的配比要控制好。木纤维复合材在建筑工程中的应用由于木纤维复合材有着一定机械强度（视用途定），并且防潮、防腐蚀、防霉性能与塑料相似。发泡的型材，其表面光滑，清晰度与光滑度也高。可按使用需要做成各种色泽，表面可制成木纹（类似高级红木、抽木、松木、橡木等），也可有各种装饰性图案，成为装饰材。一般发泡后可制成的型材的容重为l（X）0k岁m3左右，比聚烯烃树脂（PE）或聚氯乙烯型材的容重（约为1130~1400k酬m3）低得多，而其拉伸强度与弹性强度比聚烯烃或PVC高。当然也可制成容重在400~500kg/m子的型材。最近国外已生产出抗静电木纤维复合材料，作为电脑或其他防静电房的地板用材。木纤维复合材在建筑工程中的用途极广，例如复合门窗框、扶梯、软质百叶窗。若用多层挤出制型材，内层可采用回收材料，外层用新料，做成复合材的各项机械性能可与硬木产品相媲美。用木纤维复合材作地板比目前中密度木质纤维板优越得多，不胀缩、防水、表面美观。当然用于室内时，要采用的树脂以高密度聚乙烯（HDPE）或聚丙烯树脂为佳。而在室外园林中作为椅凳时，可使用PVC树脂。国外近年已把木纤维复合材料扩大到铁路枕木上。我国大多用钢筋混凝土枕木，而钢筋混凝土枕木弹性差，对车辆和路基磨损大，若用木纤维复合材，则在改善枕木机械性能及经济性上都具优点。中国21世纪中铁路建设甚多，尤其是西部开发，需