木塑復(fù)合材料發(fā)展概論及專利分析

靳艷英（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局，北京，100000）

木塑復(fù)合材料發(fā)展概論及專利分析

靳艷英（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局，北京，100000）

本文介紹了木塑復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外的研究情況，以及專利文獻(xiàn)記載的主要研究成果，對(duì)木塑復(fù)合材料的研究應(yīng)用有一定的參考作用。

1 前言

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中材料的選擇主要考慮材料的物理力學(xué)性能、產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)要求、安全性等產(chǎn)品使用的工作環(huán)境等因素的影響，往往很少考慮對(duì)環(huán)境的污染問題，因而導(dǎo)致一系列的環(huán)境問題。資源危機(jī)和生態(tài)問題引發(fā)的全世界對(duì)可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境研究的熱潮，許多滿足環(huán)保要求的新材料如雨后春筍般涌現(xiàn)，木塑復(fù)合材料（w ood-plastic com posites,縮寫為W P C）作為一種真正的綠色產(chǎn)品已成為代塑代木的最佳選擇。

木塑復(fù)合材料是指由熱塑性塑料（主要是PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料）與木質(zhì)纖維（主要有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過(guò)的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等）作原料混合，加入各種助劑，通過(guò)擠出、模壓、注射等工藝生產(chǎn)出來(lái)的一種環(huán)保型產(chǎn)品。

木塑復(fù)合材料集木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)于一身，不僅有像天然木材那樣的外觀，而且克服了其不足，具有防腐、防潮、防蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性高、不開裂、不翹曲等優(yōu)點(diǎn)，比純塑料硬度高，又有類似木材的加工性，可進(jìn)行切割、粘接，用釘子或螺栓固定連接，可涂漆。它經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其他制品，可替代木材和塑料。作為一種新型綠色材料，木塑復(fù)合材料在當(dāng)今社會(huì)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，可被用于包裝物流、園林、建筑、家裝、家具等領(lǐng)域。

2 國(guó)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，使用1：1的木粉和聚丙烯PP混合而成的w ood-Stockor木塑復(fù)合材料在意大利崛起，憑借其價(jià)格低廉、強(qiáng)度好、硬度高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為Ford汽車的內(nèi)襯板材，至今依然被廣泛使用。

近年來(lái)，國(guó)外的木塑制品和產(chǎn)品在生產(chǎn)技術(shù)和研究應(yīng)用方面又更上一層樓，在改性塑料中提高木粉的含量在近年更是有了越來(lái)越快的發(fā)展。日本知名“愛因木”就是該類產(chǎn)品的最佳代表產(chǎn)品。日本從環(huán)境和商業(yè)角度出發(fā)，一直致力于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料處置、加工及裝配等過(guò)程的綠色化生產(chǎn)與制造。因此日本的木塑技術(shù)發(fā)展飛快，其愛因木產(chǎn)品憑借其高端的定位、高附加值的優(yōu)勢(shì)在世界上取得了諸多專利。加拿大的協(xié)德公司采用擠出或熱壓工藝開發(fā)出與此類似的木塑制品；奧地利辛辛那提公司采用先進(jìn)的擠出工藝開發(fā)出各種形式和結(jié)構(gòu)的木塑板材制品；韓國(guó)的大山株式會(huì)社利用擠壓聯(lián)用工藝開發(fā)出了木塑板材制品；美國(guó)的一些公司也正積極開發(fā)和推廣木塑產(chǎn)品。

2004年，木制托盤被有些國(guó)家禁止使用，木塑托盤便大展身手，縮小了木托盤的生存空間；混凝土枕軌被木塑軌枕取代，各國(guó)都很中意這一產(chǎn)品，美國(guó)已經(jīng)初步少部分的投入使用。

2010年2月英國(guó)的木塑復(fù)合材料制造商Tech-W ood推出其木塑新產(chǎn)品Tech-Plank，此款新型墻板比傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)水泥墻板強(qiáng)度更高、重量更輕（降低35%），可循環(huán)使用，更富經(jīng)濟(jì)性，主要瞄準(zhǔn)北美的住宅建筑市場(chǎng)。

木塑復(fù)合材料產(chǎn)品在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，其典型產(chǎn)品是轎車內(nèi)襯件，諸如美國(guó)的Ford和通用、德國(guó)的大眾和奔馳、日本的本田和豐田、瑞典的沃爾沃等公司的諸多汽車的門護(hù)板、后擱板、儀表板骨架、行李箱襯墊等都不同程度地使用了木塑復(fù)合材料。

3 國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)木塑復(fù)合材料的開發(fā)研究起步比較晚，在這方面的開發(fā)和研究只是近10年的事情。與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)木塑復(fù)合材料的開發(fā)及應(yīng)用差距還是很大。國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到差距并對(duì)W PC的開發(fā)和研究加大了投入，2002年國(guó)家科技部“863”項(xiàng)目和國(guó)家林業(yè)局“948”計(jì)劃將木塑復(fù)合材料列入了生物質(zhì)重組課題；2001～2007年國(guó)家發(fā)改委將木塑復(fù)合材料項(xiàng)目列入“國(guó)家高科技產(chǎn)業(yè)化新材料專項(xiàng)”；北京奧組委早在2006年9月就推薦W PC作為部分場(chǎng)館、設(shè)施建設(shè)的專用材料；北京奧運(yùn)會(huì)世奧森林公園破例為W PC指定了一處近2000m的空地搭建實(shí)驗(yàn)建筑，目前上海世博會(huì)也開始采用W PC作為建設(shè)用材。

我國(guó)木塑復(fù)合材料主要用于建筑領(lǐng)域的門窗產(chǎn)品、塔式建筑的太陽(yáng)能屏幕等，包裝范圍的托盤等，園林領(lǐng)域的公園長(zhǎng)椅、花盆花架、橋梁、亭廊、標(biāo)牌等。在汽車等工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用相對(duì)很少，這與國(guó)外距離相差較大。當(dāng)今我國(guó)一些廠家對(duì)國(guó)外普遍采用的木塑復(fù)合材料制成的轎車內(nèi)襯件的需求量愈來(lái)愈旺盛，為木塑復(fù)合材料的應(yīng)用提供了無(wú)限光明的前景和空間。

4 木塑復(fù)合材料各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠F(xiàn)狀

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，以公開的專利申請(qǐng)中，涉及木塑復(fù)合材料的有3119篇，其中對(duì)于常見的木塑復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域，涉及層狀材料的有942篇、地板的有559篇、防火應(yīng)用的有167篇、桌椅的有93篇、托盤的76有篇。以下引用專利文獻(xiàn)中記載的內(nèi)容對(duì)復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)介紹：

中國(guó)專利ZL201410044031.7公開了一種木塑地板。包括平衡層、設(shè)置在所述平衡層上的基材、設(shè)置在所述基材上的強(qiáng)韌層、設(shè)置在所述強(qiáng)韌層上的裝飾層和設(shè)置在所述裝飾層上的耐磨層。其中基材包括一定比例的聚氯乙烯和改性植物粉。將得到的基材與平衡層、強(qiáng)韌層、裝飾層和耐磨層結(jié)合，得到具有抗菌抗病毒作用的木塑地板。

中國(guó)專利ZL 2014100578933公開了一種木質(zhì)裝飾板貼面的木塑復(fù)合材料及其制備方法。木質(zhì)裝飾板貼面的木塑復(fù)合材料是由木塑復(fù)合板材、無(wú)紡布、木質(zhì)裝飾板和木材膠黏劑制成或是由木塑復(fù)合板材、無(wú)紡布和木質(zhì)裝飾板制成。將木塑復(fù)合板材或木質(zhì)薄木表面覆上無(wú)紡布，然后再用膠黏劑將薄木粘貼在木塑復(fù)合板材的上、下兩面。無(wú)紡布的細(xì)纖絲有利于均勻施膠和形成膠釘，提高膠合強(qiáng)度；對(duì)無(wú)紡布進(jìn)行偶聯(lián)劑接枝處理可以提高極性薄木與非極性塑料之間的膠合強(qiáng)度；涂膠后晾置一段時(shí)間有利于水分散發(fā)，減少熱壓時(shí)水蒸氣過(guò)多造成薄木鼓泡；與木塑復(fù)合板組合后預(yù)壓有利于膠黏劑對(duì)薄木表面的潤(rùn)濕和滲透，提高膠合強(qiáng)度。

中國(guó)專利ZL 2014106183985公開了一種防火阻燃PVC木塑復(fù)合材料及其制備方法。采用了一定配比的PVC、鋸末粉、糯米粉、高鋁粉、鋇鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、季戊四醇硬脂酸酯、硅酸鋁纖維、蓖麻油、三聚磷酸鋁、聚乙烯蠟、AC發(fā)泡劑、乙酰檸檬酸三丁酯、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑和復(fù)合助劑，使制得的木塑復(fù)合材料有良好的機(jī)械性能和防火阻燃性能，增加了使用的安全性，適用于各種場(chǎng)合的使用；并且通過(guò)添加復(fù)合助劑，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗菌性、抗老化性和抗蠕變性，質(zhì)量穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。

中國(guó)專利ZL 2012103997075公開了一種木塑復(fù)合托盤及其制備方法。采用一定比例的高密度聚乙烯、共聚型聚丙烯、改性木粉以及助劑注射成型制得托盤，降低了成本，并且該托盤具有良好的機(jī)械性能，可鋸、可刨、可釘，耐用性好，可回收利用，不怕蟲咬，抗酸堿，耐老化，不易吸水，不易變形。

現(xiàn)在全球都在提倡低碳經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)低排放、低污染、低消耗的原則，利用廢棄塑料和廢棄木料生產(chǎn)木塑復(fù)合材料，既緩解了急劇上升的木材原料的供需矛盾，又利于環(huán)保，符合國(guó)家大力提倡對(duì)廢棄物進(jìn)行回收利用的方針政策。

Analysis on the development and patent about the woodplastic composites

Jin Yanying （State Intellectual Property Office of the People’s Republic of China，beijing,100000）

Introduced the development about the wood-plastic composites, including the patent conditions, providing some reference to the research of this field.