中国已成为世界最大的木材进口国。一些媒体纷纷指出,中国进口木材一半以上来自于存在过度采伐、天然毁坏及非法砍伐等问题的国家,如俄罗斯、马来西亚和印度尼西亚等国。国外媒体甚至指责中国政府,以威胁他国森林资源为代价进口木材。国外陆续有“禁伐令”、“限伐令”和“禁止原木出口”的相关政策,国内各地林业也出现大幅减产现象。这意味着,中国市场的木材越来越短缺。
我们可以发现:10年前的时候,中高端家装用的都是实木地板;而如今,几乎所有的装修都选用复合地板。像宜家这种极简风格的家具对贴皮人造板材十分偏爱,而欧式风格家具则多选用聚氨酯仿木材料。
虽然卖场仍将价格高昂的实木家具作为高端产品来推荐,但多数家居商场的实木家具已经越来越少。普通实木家具属于消耗品,在使用一定年限后,就会被淘汰。贴皮家具常用的是中纤板(木纤维、植物纤维+胶黏剂),线条生硬,无法拥有优美线条和各式造型,且环保性、防潮性、硬度都有不同程度的缺陷。聚氨酯仿木材料的优势很明显,不仅做成花哨的造型,而且直接在模具成型无需雕刻,大大节省了成本。值得一提的是,聚氨酯仿木拥有实木相同硬度的同时,不开裂、防虫蛀、防潮的特性提供了更长的使用寿命。
什么是聚氨酯仿木
聚氨酯仿木,是一种高密度的聚氨酯硬泡。它具有微细泡孔结构,具有比常规保温聚氨酯硬泡高得多的密度,密度通常高于200kg/m3),特殊的仿木材料密度也可以低于这个值。大多数用于合成木材的聚氨酯结构泡沫塑料,具有致密坚韧的表皮,属于自结皮硬质泡沫塑料,致密的表皮使这种合成材料不仅具有木材的外观和密度范围,而且强度强度较高,不易擦伤,而制件的芯部可做到较低的密度,可以减轻制件重量,同时具有较高的整体强度:较高的抗压强度、拉伸强度、抗冲击强度和弯曲强度。
较低密度的聚氨酯仿木材料具有聚氨酯硬泡的高隔热性能优点;用于高承载场合的聚氨酯仿木材料,为了获得较高强度,除适当提高密度外,还可以用玻璃纤维或天然纤维等进行增强,使得弯曲强度成倍提高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有闭孔的泡孔结构,透气性差,吸水率比较低,有研究表明密度0.5g/m3的高密度聚氨酯硬质泡沫塑料(150MM*150MM*40MM)的体积吸水率和质量吸水率分别为0.93%和1.89%,然而木材吸水率较高,吸水后强度明显下降。
聚氨酯仿木的原料
聚氨酯仿木材料是由聚氨酯组合料经共混、搅拌、发泡、注模、熟化、脱模等加工工艺制得的一种中高密度的硬质聚氨酯泡沫塑料(简称聚氨酯硬泡)。因其具有木材的特性及较高的刚性和机械强度,所以常被称为“合成木材”或“PU仿木”。聚氨酯仿木材料一般是双组分原料体系,即组合聚醚组分(白料)和多异氰酸酯组分(黑料),其中组合聚醚组分(白料)是以聚醚多元醇为主,并配有发泡剂、催化剂、稳定剂、阻燃剂等的混合物。
常见的仿木制造工艺
聚氨酯仿木材料一般采用反应成型(RIM)或反应注塑成型(RRIM)的模塑成型工艺生产。对于大型制品采用敞模浇筑生产,通常使用移动式混合头,首先浇灌花纹图案复杂、形腔较深的部位,然后再整体浇注和充满模具;小型制品则应采取闭模浇灌的方式,通常可采用高压发泡剂RIM工艺生产。聚氨酯仿木材料在模塑成型时常用环氧树脂模具或硅橡胶模具,其制作周期短、工艺简单、成本低、易维修、寿命长、表面花纹细腻、翻模速度快、操作轻便、特别适合浇注形状复杂和产品更新换代的制品。
以下是用环氧树脂模具浇注聚氨酯模具浇注聚氨酯仿木材料的典型生产工艺:
1.确定配方:计算制品的提及,根据密度计算用料量,总用料量一般要求过量5%-15%。
2. 清理模具:新模具表面上可能有一些毛刺、气孔和灰尘;模具在使用多次后表面会累积较厚的脱模剂,对制品表面质量有很大影响,这些都需要用清模剂情理。
3.涂脱模剂:为了防止指引粘着模腔难以取出,需在表面涂脱模剂。一般在模具表面均匀地涂较厚的脱模剂,待其干后(可烘干)再涂较薄一层脱模剂,根据脱模剂的特性,有些脱模剂喷涂一次可生产若干件制品。
4. 置预埋件:脱模剂干后,将加工好的预埋件(木棒或金属条,用作结构支撑部件)置于模具中固定。
5.混合浇注:按比例将聚氨酯的双组分原料体系(白料和黑料)输送到发泡机进行调温。然后根据客户或产品本身的要求,确定聚氨酯仿木材料的密度和注射量,并在发泡机上进行混合后浇注到模具里,浇注完立即合上模具。
6.旋转模具:为了保证产品的表面质量,合模后要尽快缓慢旋转模具,使得反应混合物在乳白时间之前均匀涂覆模具内部。
7.开模:根据配方和工艺,一般合模后10-20min即可打开模具。
8.取出制品:随着反应时间的延长,制品的反应程度即强度也越来越大,取出制品的时通常选择在制品具有足够的初强度即可。
9.除飞边:制品取出后通常集中起来用刮刀除去在分型面产生的飞边。
10.后熟化:制品取出时,组合料尚未完全反应,一般反应程度为90%左右,所以要进行后熟化,使其达到最高强度。
11.除去脱模剂:脱模剂通常影响后期涂饰,可用清模剂除去。通常家具制品体积较大,模具多采用环氧树脂等刚性模,所以比较适合用水蒸气法。
12.砂修:使制品更光顺平整。
13.涂装:砂修后将制品清理干净,根据装饰效果可以对材料进行涂料涂装。
聚氨酯仿木的性能
采用低成本模具一次模塑成型,工艺简单,可实现大规模工业化生产。
可以制成各种复杂的结构及雕刻图案,拥有木材雕刻的效果、尺寸精确、图案清晰、纹理逼真。
轻质高强、尺寸形状稳定、易着色、耐磨性好、耐冲击、耐腐蚀、防虫蛀、绝热性好。(实践表明:若表皮未受破坏,可在-50-70℃下长期使用,寿命可达14年)
设计自由,加入阻燃剂后,阻燃性能要比木材高得多。
各种仿木材料性能对比
各种仿木材料的主要性能
各种仿木材料的强重比
聚氨酯仿木与木材的主要性能比较
仿木材料有很多种,除了聚氨酯外,还有聚苯乙烯、ABS、PET和PVC。各种材料都有自己的密度区间,所以常用其平均密度下的强度作对比。
可以看出,聚氨酯仿木除了在拉伸强度上略微低于ABS,其他强重比都远远高于其他材料。
聚氨酯仿木材料的表面硬度比木材高,而其他性能仍逊色于木材。所以,没有预埋结构性支撑件的聚氨酯仿木材料还不能直接代替木材用于结构材料。聚氨酯仿木材料得到迅速的发展,实际上归功于它的模塑能力和表皮硬度,而不是力学性能。