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木塑复合材料的技术和经济（印度）分析

作　者: Shrinidhi Takle（徐力）
导　师: 姜志宏
学　校: 浙江农林大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 木塑复合材料 塑料 木粉 添加剂 挤出设备 成本
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


木塑复合材料是由木粉/木纤维和塑料混合加工而成,不仅具有传统塑料的加工特性,而且还具备了木材和塑料的优点。从国际制造业的前景来看,印度错过了一次发展高新技术制造业的机会,现正决心提高高新技术制造的能力。木材加工业会产生很多剩余物和社会上也会产生很多废旧塑料,这些都没有被很好的利用。木塑复合材料的生产会使印度制造商进入高科技制造业,并且利用这些原材料生产出环保的产品。本研究主要包括两个部分:木塑复合材料技术分析和经济(印度)分析。技术部分主要分析了木塑复合材料的原材料,工艺过程,以及所需要的设备。经济部分分析了木塑复合材料的市场前景和在印度采用由当地现有原材料加工而成的木塑复合材料来作为地板材料的趋势。技术分析方面,我们回顾了各种文献,进行工厂访问,与不同的学者或研究人员进行面对面的交流,以及参加挤出成型试验,全面了解了木塑复合材料对原材料的要求以及对不同应用领域所采用的不同配方。在上述分析基础上,设想了在印度投资生产木塑复合材料。经济分析主要基于经济学的基本概念如利润和损失,人事规划,风险预测,收支平衡,设备成本,运营资金要求,折旧,关键投资,起步资金要求。基于如上的研究,得到以下结论:所有木塑复合材料的纤维素基填充物,比如木粉,锯屑,稻壳都是天然材料,它们含有纤维素,半纤维素,木素。木粉是碾磨而成的、细细的粉料。通常用于木塑复合材料中的木粉的网孔尺寸为400μm。尽管聚乙烯的力学性能没有聚丙烯,聚氯乙烯,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和尼龙好,但是高密度聚乙烯是木塑复合材料户外地板中最常见的塑料原材料。由于偶联剂可以提高纤维素纤维和聚合物母体的兼容性,有助于纤维的分散,提高热熔物的流动性,提供木塑复合材料的力学性能,因此,是木塑复合材料生产中最重要的添加剂。挤出是木塑复合材料生产工艺中最常见的环节,通过挤出可以生产出高尺寸精度,稳定性很高的的产品。对大部分的高要求应用领域来说,新型的木塑复合材料是一种高科技产品。木塑复合材料生产的毛利为29.66 %,净利13%。工厂一般可以在2.5到3年内就可以收回投资成本。投产时最主要的投资是厂房。根据经济分析时列出的投资,厂房投资和设计费总共需要26万美元。当使用高密度聚乙烯新料时,木塑复合材料的原材料价格为915美元/吨。预计到2011年,木塑复合材料的市场份额将增长到30%。因此,对印度的厂家来说,现在是开始木塑复合材料生产的最好时期。

全文目录


ABSTRACT  4-5
摘要  5-10
Chapter 1 Introduction  10-17
  1.1 WPC overview  10-11
  1.2 Recent advances  11-13
    1.2.1 WPC material and compounding  11-12
    1.2.2 New developments in process engineering  12-13
  1.3 A Brief History of WPC  13-14
  1.4 Scope  14
  1.5 Methodology  14
  1.6 Purpose  14-15
  1.7 Structure of the Thesis  15
  1.8 Study Site  15-17
Chapter 2 Composition of WPC: WOOD  17-24
  2.1 General Properties of Wood Fiber  17-19
    2.1.1 Chemical Composition  17-19
    2.1.2 Detrimental Effects of Lignin  19
  2.2 Physical Properties of Wood Flour  19-20
    2.2.1 Density (Specific Gravity)  19
    2.2.2 Particle Surface Area  19
    2.2.3 Moisture Content, the Ability to Absorb Water  19-20
    2.2.4 Ability to Absorb Oil  20
    2.2.5 Flammability  20
    2.2.6 Effect on Mechanical Properties of the Composite Material  20
  2.3 Shape and Size of Wood Flour  20-22
    2.3.1 Aspect Ratio  20-21
    2.3.2 Particle Size  21
    2.3.3 Particle Size Distribution  21-22
  2.4 Types of Wood  22-24
    2.4.1 Wood Flour  22
    2.4.2 Sawdust  22
    2.4.3 Rice Hulls  22
    2.4.4 Long Natural Fiber  22-24
Chapter 3 Composition of WPC: PLASTICS  24-33
  3.1 WPC Market by Polymer  24-25
  3.2 Types of Thermoplastics  25-31
    3.2.1 Polyethylene  25-26
    3.2.2 Polypropylene  26-28
    3.2.3 Polyvinyl Chloride  28-29
    3.2.4 Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymer  29-30
    3.2.5 Nylon  30-31
  3.3 Plastics in WPC  31-33
Chapter 4 Composition of WPC: ADDITIVES  33-56
  4.1 Need for additives  33
  4.2 Mineral Fillers  33-36
    4.2.1 Calcium Carbonate (CaC0_3)  34
    4.2.2 Biodac  34
    4.2.3 Talc  34
    4.2.4 Silica (SiO_2)  34-35
    4.2.5 Kaolin Clay (Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O)  35
    4.2.6 Mica  35
    4.2.7 Wollastonite (CaSi0_3)  35
    4.2.8 Mineral Fillers in WPC decking  35-36
  4.3 Coupling Agents  36-41
    4.3.1 Why such a task?  36-39
    4.3.2 Effect of Coupling Agents on WPC Properties  39
    4.3.3 Effect of Coupling Agents in WPC decking  39-40
    4.3.4 Effect on Flexural and Tensile Modulus  40
    4.3.5 Effect on Flexural and Tensile Strength  40-41
    4.3.6 Effect on Water Absorption  41
  4.4 Biocides  41-43
    4.4.1 Microbial Effects on Wood–Plastic Composites  41
    4.4.2 Requirements for Microbial Growth  41-42
    4.4.3 Biocides Used  42-43
  4.5 Flame Retardants  43-46
    4.5.1 Ignition of Composite Materials  43-44
    4.5.2 Effect of Mineral Fillers on Flammibility  44
    4.5.3 Flame Retardants for WPC Materials  44-45
    4.5.4 Flame Retardants with WPC decking  45-46
  4.6 Foaming Agent  46-50
    4.6.1 Introduction  46
    4.6.2 Thermoplastic Microspheres Foaming Mechanism  46-47
    4.6.3 Thermo Mechanical Analysis (TMA)  47-48
    4.6.4 Processing  48-49
    4.6.5 Foaming agents in WPC decking  49-50
  4.7 Lubricants  50-51
    4.7.1 Internal and External lubricants  50
    4.7.2 The role of lubricants  50
    4.7.3 Benefits  50-51
  4.8 Pigments  51-54
    4.8.1 Photo Oxidation and Fading of WPC  51-52
    4.8.2 Factors accelerating the oxidative degradation of composites  52
    4.8.3 Fading: Some Introductory definitions  52-53
    4.8.4 Fading of commercial WPC decking  53-54
  4.9 Additives Formulations  54-56
    4.9.1 Demand for Additives  54-55
    4.9.2 Market share of additive manufacturers  55-56
Chapter 5 Manufacturing of WPC  56-65
  5.1 Processing Thermoplastics and Wood  56-59
    5.1.2 Selection of Plastic  56-57
    5.1.3 Profile Extrusion  57-58
    5.1.4 What is Polymer Compounding?  58-59
  5.2 Compounding and Extrusion Equipment  59-65
    5.2.1 Processing Unit Operations  59
    5.2.2 Wood Flour Drying  59
    5.2.3 Material Feeding  59
    5.2.4 Extruder  59-61
    5.2.5 Woodtruder~(TM)  61
    5.2.6 Miscellaneous Post-Extruder Unit Operations  61
    5.2.7 Pelletizer  61-62
    5.2.8 Components of a WPC Profile Extrusion Line  62-65
Chapter 6 WPC opportunity and Applications  65-69
  6.1 The Fast growing WPCs  65
  6.2 Applications for WPCs  65-67
    6.2.1 Decking  66
    6.2.2 Window and Door Profiles  66
    6.2.3 Automotive Applications  66-67
  6.3 Market Segment  67-69
Chapter 7 Manufacturing in India  69-79
  7.1 Why India?  69-70
  7.2 Wood Industry in India  70-72
    7.2.1 Wood imports to India  70-72
  7.3 Wood Flour Availability in India  72-73
    7.3.1 Raw Material Sources  72
    7.3.2 Species Used  72-73
    7.3.3 Variation in Wood Flour  73
  7.4 Plastic Industry in India  73-76
    7.4.1 Plastic Consumption in India  74-75
    7.4.2 Plastic Waste Management in India  75-76
  7.5 Recycled plastic availability in India  76-78
    7.5.1 Environmental Aspects of Recycling  77
    7.5.2 Quality of Recycled Products  77-78
  7.6 Geographic Locations in India  78-79
Chapter 8 Overview of WPC decking  79-87
  8.1 Product Features  79-82
    8.1.1 Advantage over Timber decking  82
  8.2 Share of Market  82-83
  8.3 WPC Deck Market Size and Dynamics  83-85
    8.3.1 Market trends  84
    8.3.2 Leading WPC Brands and Manufacturers in America  84-85
  8.4 The Public View: Perception  85
  8.5 What is so attractive in WPC products?  85-87
Chapter 9 Economics of Manufacturing WPC decking  87-101
  9.1 Raw Materials and Formulations  87-88
    9.1.1 Raw Material for decking  87
    9.1.2 WPC Pricing Restrictions  87-88
  9.2 Production Deck range  88-90
    9.2.1 Technical details  89-90
  9.3 Equipment  90-94
    9.3.1 WPC profile extrusion line  90-91
    9.3.2 Pelletizing line  91-92
    9.3.3 Mixing Unit  92
    9.3.4 Pulverizer machine  92-93
    9.3.5 Crusher  93
    9.3.6 Cost of Equipment  93-94
  9.4 Typical formulation for WPC decking  94
  9.5 Production and Raw material requirements  94-95
  9.6 Start-up Summary  95-96
  9.7 Personnel Plan  96-97
  9.8 Pro Forma Profit and Loss  97-98
  9.9 Milestones  98-99
  9.10 Conclusions  99-101
    9.10.1 Raw Material  99
    9.10.2 Processing Technology and Equipment  99-100
    9.10.3 Product-Market Segments  100
    9.10.4 Financial Parameters and Economics  100-101
References  101-105
Author Profile  105-106
Acknowledgements  106

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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