贵州木质纤维浅谈木材和天然纤维复合材料应用现状

贵州木质纤维浅谈木材和天然纤维复合材料应用现状

多年来，科研院所和工业实验室一直致力于木塑复合材料（WPC）和天然纤维复合材料（NFC）的研发，并将这些材料用于消费品的小批量生产。迄今为止，有关的批量仅在装饰市场可以见到。但似乎现在已经到了将这些材料进行规模化生产的时候了。最终的产品外观更精致，就像纯塑料制品一样；由于使用了木材和天然纤维，它们很引人注目，看起来更天然，并且触感非常好，所需的塑料也较少——这有利于对环境的影响。其机械性能也不可小看。但最重要的部分就是：这种产品对消费者有吸引力。 

市场数据

欧洲每年大约生产40万吨木塑复合材料（WPC）和天然纤维复合材料（NFC）。其最重要的应用市场是装饰，用于汽车内饰和消费品的轻质部件，例如玩具。

在nova-Institute最新的市场研究报告《木塑复合材料（WPC）和天然纤维复合材料（NFC）：2012年欧洲和全球市场及在汽车和建筑领域的未来发展趋势（http://bio-based.eu/markets）》中，列出了60家商用WPC和NFC颗粒生产商及贸易商的网络地址，以及他们所使用的塑料和纤维。

木材和天然纤维复合材料中最常使用的塑料就是聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、和聚氯乙烯（PVC），以及一些生物基聚合物，如生物PE和聚乳酸（PLA）也有使用。木质纤维在许多变体中都有使用；天然纤维的主要竞争者是竹子、亚麻和大麻。

过去几年里，许多生产商、全球企业和类似的中小型企业都有业务。只有新开发的专业基础设施才使消费品制造商能够利用新材料，并且没有技术风险。更高的质量看起来远超过为稍高的颗粒奖品所做的补偿。在欧洲，所有纤维增强复合材料生产总额的15%（等于40万吨）是用木材，或类似大麻、洋麻等韧皮纤维的天然纤维来增强的。

这些15,000吨所谓生物基复合材料只有一小部分是注塑成型的，在2012年，纤维的平均含量为42%。根据nova-institute对于此种复合材料的调查，所选择的聚合物92%是聚丙烯（PP）；使用生物基聚合物基体的比例为6%，剩下的2%使用了聚乙烯（PE）基体。在注塑成型里，木纤维占了80%的份额；应用的其他纤维来源还有木浆、竹子、麻等天然纤维，以及草和纤维素废料等。与挤出WPC或模压NFC制品相比，为什么注塑成型的WPC和NFC产物的总量仍这么小？

专家认为，可以在市场结构中找到许多具体的原因。生物基颗粒的价格往往比传统颗粒的更高，而且有关这种材料的知识需要了解得更多，也就是说，既不是塑料，也不是木材，但却具有新特性的复合材料。

首先必须具备通过新的工艺参数来控制工艺过程的能力，比如化合物的附加干燥，或者降低工艺温度的必要性等。与标准的聚合物相比，使用天然纤维也使得工具表面更好，且更加有必要。如果WPC或NFC颗粒在加工前没有得到充分的干燥，基体中木材含有的水分就会在高的加工温度下释放出来，并促使有机酸从半纤维素中自由分离，然后腐蚀金属部件。其结果是，模具表面变成褐色或黑色，且注塑部件的表面看起来不够好。

集中清洁和使用表面添加剂是短期的措施，但若要取得长期的成功，则需要集中预干燥。加工人员必须了解所有不同于标准聚合物工艺的变化，如较低的温度。好的结果往往不会通过在塑料标准加工过程中测试WPC来轻易获得，令人沮丧的经验使得用户得出了WPC不起作用的结论。在注塑成型中，过程控制是使用生物基复合材料最大的市场障碍之一。

到目前为止，主要是一些小的制造商和贸易商在供应WPC和NFC颗粒，利用有限的技术支持和经常缺失的数据来模拟。但自从普立万（PolyOne），这家化合物领域的世界领先企业之一开始供应他们新开发的新材料时，情况正在发生变化，这种新材料是用特殊的工业生产木质纤维来增强的：普立万开启了天然纤维增强解决方案在许多高要求的终端应用和市场的工业应用，包括汽车领域。普立万的reSound™ NF在形状和性能方面具有较高的稳定性，在全球范围都有供应。这两个特性是天然纤维在汽车领域的应用中最重要的跨越。

普立万的reSound™ NF含有的生物基容量占到了重量的30%，由一类轻质工程木质纤维增强热塑性塑料，以及一种新的耦合技术和一项特定的合成工艺组成。到目前为止，reSound NF已经在经过第一个官方OEM批准的情况下，在一个至关重要的半结构应用上证明了其在汽车应用上的轻质潜力，并且继续由几个关键OEMs和其层级进行评估。