木纖維復(fù)合材在建筑中的應(yīng)用

木纖維復(fù)合材料木纖維復(fù)合材（WFC）是屬于木基復(fù)合材的一種，既不同于傳統(tǒng)的木塑混合材，也不同于木塑復(fù)合材。木纖維復(fù)合材是運(yùn)用森林加工剩余物或農(nóng)村一次性植物纖維類為主要基本原料，配合常用的塑料（或回收塑料），添加穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、偶合劑、膠粘劑等原料，經(jīng)初步加工，在改進(jìn)的雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型。它既可以制成板材或不同形狀的型材（最近又做出了不同容重的木纖維復(fù)合材），也可用不同原料配比，制成一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材，更可利用著色劑，制成復(fù)合型裝飾材。因此木纖維復(fù)合材已成為一種獨(dú)特的新型建筑材料。木纖維復(fù)合材料的特點(diǎn)資源豐富木纖維復(fù)合材是利用森林加工剩余物或農(nóng)村一次性植物纖維為主要原料，因此資源豐富。據(jù)有關(guān)方面報(bào)導(dǎo)，國(guó)內(nèi)的一次性農(nóng)村植物纖維的數(shù)量常見(jiàn)有10多種，如麥秸、豆秸、棉桿、玉米桿、谷子桿、高梁桿葵花桿、菜花桿、油菜桿、芝麻桿、胡麻桿、煙桿、甘蔗桿等，每年播種達(dá)115855萬(wàn)畝，而每年剩余物植物纖維約41887萬(wàn)m3,若利用其中1一2%，就可生產(chǎn)420萬(wàn)噸板材，可節(jié)省木材約1260一2520萬(wàn)耐（以1噸造板代3m3原木計(jì)算）。若再利用其他農(nóng)村剩余物纖維如果殼類（稻殼、椰子殼等）、干草類，其總量將更大。至少森林加工剩余物，除樹(shù)木枝梗材外，木材加工廠的斷頭、木屑、木粉、碎片等，量也極大。單以木粉來(lái)說(shuō)，在中國(guó)，有人統(tǒng)計(jì)可達(dá)100萬(wàn)噸/年。這些都是可再生可利用的資源。至于化工原料，中國(guó)近幾年，在上海、山東等地籌建了不少聚烯烴廠，其產(chǎn)量均在10萬(wàn)噸/年以上，原料供應(yīng)充足。木纖維復(fù)合材的發(fā)展從資源來(lái)看非常豐富。生產(chǎn)有利于環(huán)保木纖維復(fù)合材的原料基本是森林工業(yè)的剩余物及農(nóng)村一次性植物纖椎，該類材料傳統(tǒng)處理方法多數(shù)是以焚燒處理為主。當(dāng)燃燒處理時(shí)，常常有二次污染，對(duì)環(huán)境不利。而用作木纖維復(fù)合材原料后，這個(gè)問(wèn)題就迎刃而解。另一方面，用木纖維復(fù)合材料來(lái)代替木材，既可以節(jié)約原木，直接減少森林采伐，又是保護(hù)森林、維護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效措施。目前生產(chǎn)木纖維復(fù)合材所用的塑料，國(guó)外已不采用PVC，而是用聚烯烴類（PP、PE），因此已無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)木纖維復(fù)合材料應(yīng)用后，可回收、可再生、再利用，所以木纖維復(fù)合材已成為一種生態(tài)環(huán)保材料。生產(chǎn)成本低由于原料都是工農(nóng)業(yè)剩余物，加工生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。從工藝上簡(jiǎn)化了普通塑料板材的生產(chǎn)，可在較低溫度用較快速度制成，生產(chǎn)流程短，速度快。據(jù)國(guó)外生產(chǎn)單位統(tǒng)計(jì)，組織生產(chǎn)木纖維復(fù)合材型材比全塑料型材成本降低20一25%。木纖維復(fù)合材料的發(fā)展配方的改進(jìn)國(guó)外目前木纖維復(fù)合材料在配方上主要是研究塑料與木纖維的混合比為了減輕木纖維復(fù)合材的重量，同時(shí)又有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，著重在發(fā)泡工藝配方上改進(jìn)。同時(shí)為了環(huán)保，對(duì)所添加的塑料品種研究也很重視，過(guò)去使用PVC塑料，現(xiàn)在大多數(shù)改用聚烯烴或復(fù)合多元塑料，如ABS、ASA、SAN等，而用得較多的是PP、高密度PE、PST等品種。生產(chǎn)工藝的改進(jìn)傳統(tǒng)塑料復(fù)合材的工藝是采用混煉、熱壓（或發(fā)泡壓制）成平板或模壓成型材?，F(xiàn)在木纖維復(fù)合材是以擠塑工藝為主，擺脫了熱板平壓。擠塑時(shí)改單層擠出為多層擠出法，可直接制成型材或形狀復(fù)雜的建筑材料。此類工藝創(chuàng)新減少了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了成本。對(duì)于發(fā)泡型板材的制造，據(jù)報(bào)導(dǎo)，比傳統(tǒng)型材容重一般降低5一50%。（視用途定），以適應(yīng)建筑工程需要。性能的提高一般塑料型材如要減低容重，就會(huì)影響材料的硬度與彈性模量。經(jīng)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)發(fā)泡材料的硬度與彈性模量只有非發(fā)泡材料的1/3一1/2。在制造木纖維復(fù)合材時(shí)，用控制氣泡大小，填充量多少，填料微粒尺寸規(guī)格，樹(shù)脂種類等來(lái)保證發(fā)泡后復(fù)合材的性能。制造時(shí)發(fā)現(xiàn)聚烯烴樹(shù)脂比原聚氯乙烯樹(shù)脂對(duì)復(fù)合材強(qiáng)度下降影響更大。因?yàn)榫勐纫蚁?shù)脂與木纖維材料相容性較好，而聚烯烴樹(shù)脂與木纖維材料相容性差，從而造成強(qiáng)度下降。因此，在使用聚烯烴樹(shù)脂為原料時(shí)，一定要加偶合劑或兼容劑來(lái)防止強(qiáng)度下降。另外，各種木纖維材料的規(guī)格大小也有影響，必要時(shí)稍加膠粘劑來(lái)解決木纖維復(fù)合材的強(qiáng)度。目前木纖維復(fù)合材制造工藝國(guó)外已有單層擠出、共擠出、三層擠出等方法，容重也可以達(dá)到設(shè)計(jì)需要，并且不需端部蓋帽或邊飾來(lái)遮掩開(kāi)口端。更突出的是，用多層擠出法，面層可以做得很薄。用作建筑結(jié)構(gòu)材時(shí)，需調(diào)整木纖維材料配比，生產(chǎn)木纖維比例高，容重大的復(fù)合材料。在制造發(fā)泡型材時(shí)，關(guān)鍵是選擇模頭及擠出設(shè)備，特別是設(shè)備中的冷卻器，這是國(guó)外設(shè)備重要改進(jìn)之處。過(guò)去生產(chǎn)木纖維復(fù)合材，多利用原有的模具或擠塑機(jī)，影響材料的性能。若采用低溫冷卻來(lái)制造，效果較好。目前已有個(gè)別廠用8套擠出生產(chǎn)線，生產(chǎn)二層、三層木纖維復(fù)合材，則效果更好。木纖維復(fù)合材在擠出時(shí)，往往有膨脹率，這個(gè)膨脹率一定要控制好。不發(fā)泡的復(fù)合材是不需對(duì)此特別關(guān)注，而發(fā)泡復(fù)合材就必須要特別注意，否則會(huì)破壞復(fù)合材表面美觀。制造時(shí)對(duì)模頭的尺寸，與發(fā)泡倍數(shù)要嚴(yán)格掌握，這樣木纖維復(fù)合材的質(zhì)量才能有保證。其他影響木纖維復(fù)合材物理機(jī)械性能的因素是塑料與木纖維材料的本身規(guī)格，一般木纖維材料細(xì)度要在40目左右，纖維在復(fù)合材中的分布要均勻，長(zhǎng)纖維與短纖維的配比要控制好。木纖維復(fù)合材在建筑工程中的應(yīng)用由于木纖維復(fù)合材有著一定機(jī)械強(qiáng)度（視用途定），并且防潮、防腐蝕、防霉性能與塑料相似。發(fā)泡的型材，其表面光滑，清晰度與光滑度也高。可按使用需要做成各種色澤，表面可制成木紋（類似高級(jí)紅木、抽木、松木、橡木等），也可有各種裝飾性圖案，成為裝飾材。一般發(fā)泡后可制成的型材的容重為l（X）0k歲m3左右，比聚烯烴樹(shù)脂（PE）或聚氯乙烯型材的容重（約為1130~1400k酬m3）低得多，而其拉伸強(qiáng)度與彈性強(qiáng)度比聚烯烴或PVC高。當(dāng)然也可制成容重在400~500kg/m子的型材。最近國(guó)外已生產(chǎn)出抗靜電木纖維復(fù)合材料，作為電腦或其他防靜電房的地板用材。木纖維復(fù)合材在建筑工程中的用途極廣，例如復(fù)合門窗框、扶梯、軟質(zhì)百葉窗。若用多層擠出制型材，內(nèi)層可采用回收材料，外層用新料，做成復(fù)合材的各項(xiàng)機(jī)械性能可與硬木產(chǎn)品相媲美。用木纖維復(fù)合材作地板比目前中密度木質(zhì)纖維板優(yōu)越得多，不脹縮、防水、表面美觀。當(dāng)然用于室內(nèi)時(shí)，要采用的樹(shù)脂以高密度聚乙烯（HDPE）或聚丙烯樹(shù)脂為佳。而在室外園林中作為椅凳時(shí)，可使用PVC樹(shù)脂。國(guó)外近年已把木纖維復(fù)合材料擴(kuò)大到鐵路枕木上。我國(guó)大多用鋼筋混凝土枕木，而鋼筋混凝土枕木彈性差，對(duì)車輛和路基磨損大，若用木纖維復(fù)合材，則在改善枕木機(jī)械性能及經(jīng)濟(jì)性上都具優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)21世紀(jì)中鐵路建設(shè)甚多，尤其是西部開(kāi)發(fā)，需