随着美孚石油公司对旧塑料袋回收方法的研究，该公司能够将回收聚乙烯和锯末结合起来，生产一种可以用作装饰板的复合材料。该部门后来发展为Trex ，成为北美木质复合材料的{lx1}者。也是在九十年代的早中期，Strandex 公司提供WPCs预制型材，挤出后无需另外的磨铣，公司现在继续提供这个技术的许可。耐用和低维护的特性已成为WPC甲板，栏杆、栅栏、窗户和其它WPC产品{zd0}的卖点。上述两点优势对于WPC产品来说是至关重要的，因为比起其竞争对手：常规生产的压力处理木材产品，顾客通常要为WPC产品多支付10%~20%的费用。目前，WPC已经发展成为一个十亿美元的产业，仅北美市场就有超过30多家极具竞争力的生产商。

    许多WPC产品已进入第二个十年服务期，然而其高韧性和低维护最近面临新的挑战，WPC产品的先驱Trex在2009年7月经历了一场诉讼官司：两名消费者起诉Trex公司，称其WPC板材类产品表皮脱落，而公司并未采取适合的补救措施。Trex总裁兼CEO Ron Kaplan在一份声明中表示，{zh0}的解决办法是避免这场昂贵和费时的诉讼，而不是承认这些指控。

    虽然通过此案能够多多少少为评价产品的优缺点提供一些参考，但实际上该案例是值得我们深思的。消费者始终对生产商的索赔期望很高。来自俄勒冈州立大学Jeffery Morrell教授表示，“如果WPC产品开始出现一些耐候性问题的时候，这个行业将在未来不得不改变其营销策略。”在这个过程中，生产商和相关研发人员也不是无所事事的。目前，针对提高WPC产品耐久性的研究工作主要集中在四个方面：不退色性；防划性；抗污性；防霉性。另一个目标，是提高WPC板材产品的刚度。实现这一目标将有利于扩大销量及市场份额。

    如何提高防水防霉性能

    由于WPC产品大多数被用于户外环境（需长期经历日晒、雨淋和冰冻的气候变化考验），因此在研究人员进行产品开发的过程中，通常要考虑产品要适应最恶劣的气候环境，尤其在产品使用寿命内，要保证产品不出现气候变化造成的质量问题。WPC产品是一种具有一定吸水性的材料（木屑）和疏水性材料（塑料）与各类颜料和添加剂在一起混合而成的复杂材料。在WPC行业标准中，木材填料添加比例通常为40%~60%。这样能够增加产品的刚度和抗蠕变性。木材填料的价格在大致0.1美元/磅，但是从整体生产考虑，WPC还是比同类全塑产品降低了生产成本。木屑的类型（硬木或软木）能够最终影响WPC产品的耐候性能，每个降解聚合物都有其自身的特性。WPC中75%是由聚乙烯（PE）制成。目前少数但是将是未来的趋势是，生产商采用聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）代替原有的聚乙烯原料，这样的产品更为坚固耐用，加工过程更为复杂。但同时也存在缺点：聚丙烯和聚氯乙烯却比聚乙烯更容易表面受到氧化。

    Morrell说，“WPC产品防潮性能非常好，特别是与木材相比。但是随着时间的推移，其防潮性能会打折。” 目前，她的实验室正在进行商用WPC板材产品水分循环（湿/干）周期研究。该种板材由Strandex集团公司生产。该种板材60%由木屑组成，40%由高密度聚乙烯（HDPE）组成。试验结果表明，每个水分循环周期之后，板材含水量都会有一定程度的上升。在经历了四个周期之后，其含水量竟然达到2.6%。这项试验结果表明，经历了水分循环周期测试后，木材和塑料之间的空隙体积增加了。

   “WPC产品的构成是非常复杂的，”阿特拉斯材料测试技术公司高级顾问Allen Zeilnik说，“聚合物和生物纤维都有自己单独的降解机理” “由于降解聚合物在复合材料表面，位于木纤维的两端，因此湿气会经由材料表面被深入吸收到内部。”他继续解释道。就像一个漏水的水龙头，这个问题会随着时间的推移持续恶化。纤维由于吸收了水分而持续膨胀，变干后留下空隙。这样会导致复材产品内部吸收更多的水分，如此恶性循环。这些空隙，同时为微生物、xx和霉菌提供了非常适宜的生长环境。“我甚至还看到过WPC产品上长出了蘑菇。” Zelinik说。

    缅因大学AEWC 先进复合材料结构中心，木材科学与技术研究教授Douglas Gardner 认为，WPC产品发生霉变情况不单由生产原理决定，同时也和地理位置，即工作环境有关。例如，WPC板材产品在佛罗里达州安装几年之后，表面出现了红色xx。这意味着木材仍易受生物降解影响。其它热带、潮湿环境也被报告出现同样情况，例如夏威夷。

    由于水分通过木材纤维被吸收到复合材料内部，简单的方式是减少木材填料量。Gardner表示，目前很多的商业板材生产中加入了60%~65%的木材填料。“有时候，甚至生产商加入的木屑原料太多了。”他说。

    另一项防止WPC产品发生霉变的方法可以在生产过程中使用其它类型的木屑。Morrell说，试验显示，有一种xx，名为白腐菌，更喜欢硬木。而硬木是WPC产品生产中木粉的主要来源。解决方法可以使用西部红柏的木屑作为替代品。因为西部红柏是软木的一种，切具有高度的防腐性能。还有一些研究人员表示，可以在WPC产品的木屑加工过程中加入xx剂，例如硼酸锌。虽然硼酸能够很好的控制xx的生长，但却不能有效的防霉。

    如何生产更好的WPC板材

    最终，{wy}行之有效的既能防止发霉和xx的生长，又能提高WPC板材整体性能的方法提前让WPC板材达到合理含水量。为此，一些公司已经引入（或正在引入），具有挤压层的WPC产品。涂层或其它新特点旨在发展木材复合材料共挤技术的优势，这样做是为了使得WPC板材保持合理的水分同时，提高耐候性。

GAF Decking系统生产的WPC板材

    目前市场上有两类这样的产品：GAF Decking系统的CX line 和AZEK建筑产品公司的Deck Harvest Collection decking系统。CX line板材包含一个共挤聚丙烯表面层和WPC芯材。聚丙烯外涂层能够将板材端部的木纤维“封装”起来。GAF的副总裁兼总经理Martin Grohman认为，这样处理表面层，能够有效解决消费者对WPC产品三个关注的方面：褪色，防霉性，和着色性。通过挤压的表面层能够增加紫外线保护和xx添加剂，考虑到生产成本，这些是不能添加到整块板材中。CX line板材有6种可选颜色，并且有长达25年的质保期。

AZEK系统生产的WPC板材

    AZEK 公司公共关系顾问Maureen Murray表示，公司在2007年购进了Procell Decking系统，并应用这项专有的PVC生产技术制成了Deck Harvest Collection型原材料。该板材不含有任何木纤维。取而代之的是亚麻纤维或其它农作物纤维。在制造过程中，上述原料添加比例不到10%。她说，亚麻与木材不同，前者本质上来讲是不可降解的。将亚麻纤维加入到WPC板材中，不仅能够增加板材的强度，而且能够减轻热膨胀和收缩的影响。Murray说，“通常WPC板材之间的间隙为6.35毫米。应用我们公司{zx1}技术生产的板材，能将这部分间隙缩小到1.6毫米。” AZEK公司应用Procell Decking系统同时还生产装饰板和门廊版。Deck Harvest Collection型原材料提供6种可选颜色和终身质保服务。Murray表示，“我们认为蜂窝PVC板材在目前同类产品中性能最为优越。能够充分满足消费者对产品高期望值。即对复合材料产品，塑料板材和其它WPC产品耐久性的要求。”

AZEK公司对WPC板材进行番茄酱/烤肉酱/食用油/染色试验

    BASF公司（密歇根州 Wynadotte）目前已与华盛顿州立大学下属木质材料工程实验室（WMEL）合作开发一种新型的多重挤压WPC板材，充分提高了耐候性的特点。BASF公司目前正与一些WPC板材生产商合作开拓此种新产品的销售市场。该新品包括由HDPE和48%~68%松木木屑制成的WPC夹芯；Lurabond GA101连接层；Luran S Q440 ASA聚合物表层。BASF公司产品技术经理Greg Anderson认为，这种多重挤压WPC板材可以使用公司现有的挤压设备生产。

    BASF公司多重挤压板材系统图解（图片来源：BASF公司）

    Anderson说，“我们产品的表面材料对于WPC芯材具有很好的附着力。”他同时表示，这种多重挤压工艺具有简易操作和易于监控的特点。而且，与蜂窝PVC板材比较，该种新型板材具有更多的色彩选择方案，更高的生产能力和更少的原材料成本投入。

    其他方面，AEWC的研究人员公布了泡沫-苯乙烯WPC板材更多的商业价值。Douglas Gardner教授表示，他的员工目前正着手测试Nova Chemicals化学品公司提供的苯乙烯马来酸酐聚合物样本。测试内容为该原料能否应用于WPC产品。聚合物多年前已经被广泛应用于汽车工业。当木屑被加入到挤压机后，会出现发泡现象。Gardner说，“这项发现是意料之外并且是令人激动的。”在聚合物反应过程中，水在高温下变成水蒸气，导致发泡现象。“我们有能力进行一些技术上和生产配方上的调整，控制这项反应变化，生产出发泡板材。” Gardner表示应用此技术生产的发泡板材会比传统的聚烯烃WPC板材重量更轻，更坚固耐用。他说，AEWC研究的的发泡苯乙烯木屑板材技术，据他所知，目前是{dywe}的。Gardner同时表示，目前该技术即将投入商业市场。前期在我们接近研究尾声的时候，Nova Chemicals化学品公司却由于一些原因停止了该种聚合物的生产。“目前我们正在积极的申请该项技术的专利，同时正在寻找一些新的能够生产该聚合物的公司合作。”

    推动WPC行业积极发展背后的力量，是生产商和客户对于更耐用、更优质产品的不懈追求。现在看来，人们在这条道路上应该已取得了一些成绩。

WPC板材应用于户外建筑

WPC材料的外墙

上海世博会 芬兰馆外墙使用木塑复合材料

    附：木塑复合材料在我国的发展

    我国木塑复合材料的研发工作肇始于上世纪90年代，比国外木塑复合材料的研发晚了10多年。自上世纪90年代末期开始，随着美国率先对来自中国的木质包装进行限制，中国木塑材料的研发及其技术转化进入了一个快速发展时期。至本世纪初，中国木塑产业雏形渐成。

    木塑复合材料是一类涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，在它身上充分体现了循环经济、资源利用、健康环保、节约替代等可持续发展经济的先进理念，由于它的多数产品都具有资源综合利用以及由此带来的保护环境的功能，所以近年来逐渐引起了社会的重视。当前我国政府“循环经济”和“建设节约型社会”理念的提出更是给我国木塑行业的发展增添了强大的推动力量。

    随着木塑材料的优点逐渐被发掘，2002年该项研究工作被列入中国科学院《2002高技术发展报告》；2003年，国家发改委将木塑复合材料列入“国家高技术产业化新材料专项项目”；2005年6月，国务院下发了《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》，该《通知》就完善资源综合利用和废旧物资回收利用的税收优惠政策等方面提出了一系列具体的指导性意见。借国家新经济政策东风，全国性的“木塑热”正在兴起。据不xx统计，截至2007年年底，全国直接从事木塑复合材料研发、生产的企事业单位已逾160家，从业人员10余万人，生产能力大幅度提高，木塑制品年产量已接近15万吨，年产值可达20亿元人民币。根据国家经济政策导向，木塑复合材料及其制品将会成为今后数年内xxxx发展的新材料项目。

    木塑产业作为一个多方位、大跨度、专业化、边缘性的新兴产业，其设备、技术和工艺涉及到精密机械、精细化工、液压传动、真空技术、热力传导、流体力学、传感技术、电子自控和微机编程等学科。目前，行业内以青岛远东公司为主要技术代表，其试验样品已接近或达到国际先进水平，南方诸多企业也逐渐凸显出自己产品的特色。此外，国内数家大型企业长期跟踪木塑行业发展进程，积极预备进军木塑行业。据悉，国外杜邦、三菱等强势集团也在密切关注中国木塑行业动态。

    目前,国内研发的木塑材料有结构类、装饰类、包装类和特型类等几大类型，包括线材、型材、板材和异型材等多种系列，其适用范围几乎可以涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其他相似复合材料现在的使用领域。已开始涉及到的木塑材料应用范围包括：墙裙、窗台、套门、楼板、连廊、隔断、顶棚、护栏、包边、栅栏、栈桥、洗澡间、门窗套、休息亭、汽车库、船甲板、家具饰件、水上通道、露天座椅、楼梯踏步、露天平台、集装箱铺板、运动场座椅、轻轨隔音墙、多功能墙隔板、高速公路隔音墙等，并开始渗入建筑、家装、物流、包装、园林、市政、环保等行业，年生产总值正逐年提高，市场前景十分广阔。综合各方面的情况，我们认为中国木塑复合材料产业已经到了新一轮发展的临界点。

    木塑也可以成为循环经济的新亮点。随着人们对环境资源重视程度的提高，以废旧物资回收和资源综合利用为核心的循环型经济发展模式已成为世界经济发展的趋势。大力开发资源循环利用技术，将对国民经济发展和环境可持续发展产生深远影响。而利用废旧塑料和木制纤维生产木塑复合材料制品正是适应这一要求的好项目。在国内，每年产生的各种废旧塑料和木制纤维废料数量可观。但由于国内市场尚处起步阶段，木塑制品在国内市场还没有大面积推广。中国市场与北美市场相比，木塑复合材料及制成品的增长还有相当大的空间，预期国内木塑复合材料市场近年内产量将超过百万吨，产值超过10亿元，并形成新型木塑复合制品体系。

    ①木塑复合材料（wood-plastics composites,简称WPC）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纤维塑料配混料研究已有80多年历史，但一直未能工业化，18年前左右，才很小量用于低值的吸声制品。由于环境观念的加强，美国建筑工业寻找象木一样的替代材料（不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似），而韩国和日本的纸、木材加工厂为寻找锯木粉、废木屑等的应用，都推动和加速了WPC的研究和应用开发。把木粉填充配混料加工成建筑和结构用型材是目前挤出行业最活跃的部门之一，新应用开发也层出不穷，所以尽管已有几十年的研究历史，但由于WPC巨大的潜在应用市场，使其象一种新产品受到人们普遍关注。不少国家投入力量加快开发和应用步伐，尤其是型材的生产，被称为是一个“热门”市场。

    ②弗里多尼亚集团简介：

    弗里多尼亚集团（Freedonia Group）成立于1985年，是每年出版超过125份行业研究报告的全球{lx1}的商业调研公司。该集团旨在为客户提供客观和可信赖的行业观点。研究内容包括：产品及市场预测，行业发展趋势、机遇与挑战，市场竞争策略，市场份额评估以及对行业主要企业的介绍。90%以上的世界1000强工业企业采用弗里多尼亚的调研来帮助其制定企业战略规划。