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聚氨酯仿木的应用

中国市场木材紧缺，某些领域仿木可能兴起

用的多，种的少

近年来，随着城市化进程的加快以及居民消费能力的不断提升，木制品业发展迅速。与此同时，森林火灾、昆虫、疾病频发、乱砍乱伐现象严重，各国对木材出口严格管制导致市场迎来木材紧缺问题。

纵观国内木材业，据了解，吉林、云南、广西等生产木材的大省均表示林业大幅减产。我国的森林覆盖率不高，且近年来为了保护林区的森林资源，维持完整的生态环境，国内多个林区已逐渐被禁止商业性采伐，尤其以东北大小兴安岭为主的林业湿地，完全被禁止商业采伐，导致我国木材产量明显减少，难以满足下游市场的需求。

进口？没那么简单

中国是木材消耗大国，其消费总量的40%以上要依赖进口。近年来，为了满足中国木材庞大的需求量，近年来我国已经加大进口力度。然而，进口显然已经没有以前那么容易了。

国外对木材出口的管制越来越严苛。缅甸在三年前开始禁止原木出口，去年先后出台了“禁伐令”、“限伐令”，今年又有计划停止木材和木制品出口。加蓬、俄罗斯等地相继出台政策禁止或限制原木的出口，甚至冈比亚也在加紧步伐的限制原木出口。产材国为发展当地经济，也不断地提出更高的出口要求，抬高木材产地价。最终直接的反映是，中国从国外进口的木材价格不断上涨。

生活中的聚氨酯仿木

聚氨酯仿木目前最大的应用领域：家具

聚氨酯仿木在家具方面的应用相对成熟。据仿木家具厂商透露，在模具开发完后，生产速度是人工雕刻的几十倍到几百倍。以一条1+2+3的欧式沙发微利，需要的雕花装饰件大约有：12只脚、6个扶手、3个后屏靠背、3个底座立水，共24件。如果由一个熟练的雕刻工来完成大致需要14天，个工时；但在有模具的情况下，采用PU发泡工艺仅需半小时左右，普通生产厂家使用雕刻工的速度的倍。如此高效的生产速度，让很多厂商能够从容应对急单、大单的生产需求。

高效的生产自然而然带来的是制造成本的降低。目前，业内一个比较好的雕刻工一天工资元，一套家具下来，大概要元，再加上木料和拼接等成本，就高达数千元每套。而改成聚氨酯仿木材料后，单价为-元每套。除了雕刻成本的节约外，聚氨酯仿木家具的质量控制要比实木家具更加精准和流程化。

聚氨酯仿木外观纹理非常接近橡木、水曲柳等名贵木材，手感也与实木相当，不像树脂玻璃钢产品那么硬、感觉生冷，敲击的声音类似桦木。此外，它还具有不开裂、防潮、防虫蛀，熟化后无收缩变形、油漆附着力好，使用寿命长等优势。

聚氨酯仿木最具潜力的应用领域：高铁枕木

在很多国家中，用于支持铁轨的枕木一般都是采用木材和混凝土混合而制作成功的。这样使用木质枕木做为铁轨与全球范围内呼吁的保护环境是相悖的，因此越来越多的铁路制造商不得不采用其他的办法来解决这个困难，而FFU聚氨酯复合材料让人们看到了希望，这样的材料与其他的材料相比较，不仅是制作出来的枕木的使用寿命增加了，而且相对应的周期成本也更低了些。据了解，这样的由FFU聚氨酯复合材料制作出来的枕木在日本已经使用了25年了，它们被应用在了新干线高速铁路上。

现在不管是快速旅客列车还是重型的货物列车，它们都对枕木的要求是非常之高的。这也难怪，铁路枕木首先的条件就是必须可以承受的住高机械的负荷，其次就是要求枕木的使用寿命不能过短，要在很长的一段时间内铁路枕木是不能变形的，还有具有耐候性，这样的枕木才可以满足铁路的安全运行以及维护费用非常低的要求。在相对较短的时间内，可以影响枕木的因素还是有很多的，例如：温度的频繁变化、紫外线辐射或者是很长时间的不起湿度等等。

由聚氨酯树脂制作而成的铁路枕木的使用寿命是可以达到50年的，这也就是说在这50年内可以省下一大笔的维护铁路所需要的费用了。另一个好处是，每个坏掉的枕木，替换的时候可以做到：又准确又方便。

在周期性弯曲及长期负荷实验中得到验证，同样被使用了15年的情况下，聚氨酯枕木的弯曲程度远小于普通木质枕木。通常一些普通的木质枕木在测试的过程中，是承受不住5万次40兆帕斯卡的负荷的，然而测试的聚氨酯枕木则是可承受万次超过两倍的负荷（约94兆帕斯卡）。由于这些好的力学的性能，聚氨酯仿木材料具有更加广泛的应用范围，如：建设高速铁路，这在日本就可以得到证实了。聚氨酯枕木的加工与普通木材一致，可以锯、碾压、用螺丝拧紧、钉牢，它比木材更加坚固。除此之外，聚氨酯仿木材料在在岔道、隧道、桥梁及轨道中都得到了广泛的应用。

聚氨酯仿木生产可能遇到的问题

催化剂

在聚氨酯泡沫塑料生产中，催化剂的选择和添加是十分重要的，选择不同催化剂品种和数量可有效调节物料的流动，发泡和凝胶过程。虽然对于高密度硬泡，催化剂调节发泡反应的平衡不如低密度硬铴重要，但对于仿木制品的模塑生产来说，应选择反应速度适中，乳白时间长，后期固化速度快的催化剂，即使得发泡时物料具有较强的流动能力，又能在充模后快速固化，具有较短的脱模时间，提高生产效率，一般采用复合延迟性胺类催化剂。

阻燃剂

作为家具，装饰品等制品的合成木材，使用阻燃剂以获得良好的阻燃性能。固态粉末状阻燃剂与组合聚醚的相容性较差，使得物料的粘度大幅度增加，并且对高压发泡机计量泵等有一定的磨损作用，较少使用。

液态磷系阻燃剂包括卤代磷酸酯阻燃剂等聚氨酯泡沫常用的阻燃剂都可以用，以含磷量较高的甲基膦酸二甲酯（DMMP）阻燃效果最好，添加量在4.5%-5.0%即可使氧指数达到了26以上。低粘度液态阻燃剂可明显降低组合聚醚的粘度。但同时对制品具有增塑效果，过量使用非但阻燃性能没有明显有继续改善，而且降低材料的硬度和强度。可利用不同阻燃剂之间的协同效应，复配使用两种或两种以上的阻燃剂。也可有机液态阻燃剂与无机粉末阻燃剂并用，降低成本，并使制品获得低烟，高阻燃性能。青岛联美化工公司推出仿木家具，结构泡沫专用阻燃剂FR-，为无色低粘度液体，据称特别适用于聚氨酯高密度的仿木制品中，与聚醚多元醇具有良好的相容性，尤其适合于家具中结构复以及雕刻花纹的模具充填：每份添加8-15份的FR-就可达到不同阻燃等级的要求。

不少含卤阻燃剂在组合聚醚中遇碱性胺类催化剂会缓慢水，影响组合料的储存稳定性，使用时必须注意。

匀泡剂及其它助剂

目前使用的硬泡匀泡剂既泡沫稳定剂是聚醚与聚硅氧烷的共聚物，产品种类牌号多。不少匀泡剂可用于高密度硬泡生产。匀泡剂不仅起调节泡沫孔径的大小，还在组合聚醚预混合和发泡反应过程起混合乳化作用，提高组合聚醚与异氰酸酯的相容性，使物料更加均匀，改善流动性。能有效消除泡沫表面的针孔现象，提高制品的成品率。用量一般在1.5%-2.0%。

有些仿木产品可在原料中加入色浆，这样就免去制品后涂装工序。并且在模塑制品时，若使用有机硅脱模剂，成品需对表面进行清理，去除有机硅膜后方可涂装，比较费事。

为了防止防木材料的老化和变色，可加入防老化剂和光稳定剂。

另外为了获得更高强度，可以使用玻璃纤维等材料制造增强结构泡沫，使仿木产品具有较高的承载性能。

物料粘度

仿木材料一般采用模塑成型工艺生产，有的采用反应成型（RIM）或反应注射成型（RRIM）工艺生产，物料的流动性比较重要。一般来说，物料粘度越低流动性越好，易充模。异氰酸酯组份粘度一般在mpa.s以下：组合聚醚组分粘度一般小于0mpa.s，以低于mpa.s为宜。两组分粘度不能相差太大，否则用机器发泡配比出现偏差，而且物料混合不一定很均匀。

整皮发泡

通常自由发泡的泡沫密度比模塑发泡的密度要低，聚氨酯泡沫塑料若采用物理发泡剂，并且由于模具温度比反应物料温度低，模具限制泡沫的过分膨胀使得模腔内存在一定的压力，因此表皮到芯存在由高到低的密度梯度。若有意增加充填系数，并且调节发泡剂的用量和模具温度，则制得表面光滑致密的整皮泡沫塑料。聚氨酯仿木材料，大多采用这种整皮发泡技术。

整皮硬泡具有较高密度的坚硬表皮层和低密度泡沫芯。对于相同的原料，充填系数越高，则表皮以及附近的密度越高，形成较厚的硬表皮层，表面致密，总体密度较高，材料的强度也较高。在实际生产中，应根据制品用途，密度要求，来选择物料充填系数。对普通低密度装饰性制品，充填系数可在2-2.5之间。而对于有一定强度要求的中高密度制品，充填系数选择在2.5-3之间，而对于承载系数要求较高的制品，充填系数选择3-4之间，但充填系数不能太高，否则发泡压力过大。对模具耐压要求很高。

浇注发泡工艺

聚氨酯泡沫塑料低压发泡机和高压发泡机都可用于仿木材料的生产。首先，物料必须混合均匀，对于手工发泡试验和低压发泡生产，搅拌速度必须足够高，对于高压机，必须达到一定的注射压力使物料迅速冲击混合均匀。需在物料开始乳白之前注入模具。料温影响乳白时间，凝胶时间等发泡参数，也影响物料流动性，必须稳定控制；模温也影响发泡参数，并且还影响制品的表皮质量以及表皮厚度，较低而适宜的模温可减少制品表面的不规则气泡。得到光滑无泡孔的壳层。

模具设计

模具的设计应符合聚氨酯泡沫塑料制品的一般原则，如模具需有足够的耐压性能，表面光洁，设计脱模斜度和圆角，避免料流死角，设置位置和大小合理的排气孔等。对于生产仿木雕花家具，床头部件，尤其是些华贵典雅的的工艺装饰品一般不使用金属模具，因为金属模具笨重，操作不便，而且表面效果较差，制作更新模具费用高，耗时长。树脂模具具备翻模速度快，工艺简单翻模木纹纹理清晰，图案逼真的特点，能很好的适应市场需要，有利于及时推出新产品。根据实际经验，制作花纹细腻模具的材料最好是硅树脂，环氧树脂材质的模具也可。利用硅树脂模具生产仿木材料，成型好，还无需喷施脱模剂。

若采用增强材料生产特殊仿木制品，可按照增强反应注射成型工艺执行。既可预先把玻璃纤维毡放入模具中，也可添加短玻璃纤维或者其它增强材料。需注意添加增强填料降低物料的流动性，以保证产品的成率。

仿木制品的填充物

因发泡材料价格昂贵，我们为降低生产成本增加制品的强度。一般仿木制品中都有填充木头等，我们填充物要求必须要干燥，不能含有水分、油渍。木材含水量一般不能高于8%。现如今的仿木床头里面大部分都是填充密度板，做镜框打挂钩的木块一般都是以实木为主，实木做填充物，不能用松木等含有油的木头，时间久了油会与聚氨酯分离，使木块不牢固，木块含水分时间久了里面水分蒸发，使得木头收缩，也会出现与木块分离的效果。还有水分挥发时，会发生化学反应而存在二次发泡的可能。我们在填木头的时候要预留5-8mm的空间注发泡材料。

聚氨酯仿木材料是一类具有优良性能的合成木材。因为聚氨酯材料原料和配方组合的多样性，所以仿木材也可根据具体用途进行性能的设计调整，聚氨酯结构硬泡可从液态原料模制成型一些凹凸形状的仿木制件，可批量生产仿木雕刻产品，成型工艺简单，生产效率比真木雕制品高得多。还可用玻璃纤维等增强，制成高性能复合仿木材料，推广使用这类仿木材料，不仅可得到美观实用的工艺品，工业和民用制品。同时可达到节省木材，保护森林和生态环境的目的。

结语：

聚氨酯仿木应用最多的家居领域，尤其是欧式家具和装饰线条方面已经有了比较成熟的市场。而聚氨酯仿木的用量并不大，以一套欧式沙发为例，除去海绵和表面的皮革，余下的部件都比较小。完全用聚氨酯仿木做的家具也不常见，这是因为在外观上和实木家具和贴皮家具有一定差异。随着技术的改进，当聚氨酯仿木家具能够具备实木家具完全一致的外观时，将获得更好的发展。

聚氨酯仿木其实拥有更为广阔的市场。在城市基建方面，也逐渐有了聚氨酯仿木的身影。高铁、桥梁上可以使用聚氨酯枕木；高速公路一侧的装饰花箱可以使用聚氨酯仿木；小区、校园走廊葡萄架、围栏可以使用聚氨酯仿木…..中国的木材资源的匮乏，从外进口受到的限制越来越多，这些目前还处于小众应用阶段的趋势，将迎来可观的发展空间。