国外塑木制品标准的概况和分析

国外塑木制品标准的概况和分析探讨

南京聚锋新材料有限公司吴正元

从上世纪90年代开始由于塑木复合材料的促进资源循环利用和有利于环境保护的特点，在美国引起了政府和各方面的重视开始进入快速发展的阶段，目前塑木工业已经成为世界上包括中国在内的许多国家的重点或高速发展的产业，为了有序和顺利地推动塑木产业的发展，就需要有相关的标准来规范生产、经营等活动，而塑木复合材料兼有塑料和木材的特征，它是用塑料改性和成型的方法加工成型材、注塑件或压制件等产品，而在应用方面却主要是替代木材或其他材料，当木质纤维的含量不断提高时，材料的性能就会出现异于塑料和木材两者的特点，现有的塑料或木材的标准已无法套用，因此必须根据塑木产品的特点建立其专业标准。我国也开始了这方面的工作，为了借鉴国外的先进经验，笔者经过多年不断搜索，现已收集到美国、欧洲、加拿大等国外的相关标准，本文将以美国的ASTM为重点进行国外塑木标准概况的介绍和分析。

一、国外塑木制品标准概况

1．美国

美国在90 年代初期，通过改进若干来自欧洲的塑木挤出成型技术，创建了少量的小型塑木企业，产品最初一般应用于野餐桌、公园的长凳、铺板、垃圾容器盖以及其他室外用的承受较小载荷的支承架等。挤出型材的截面大部分呈矩形，产品原料基本上都采用回收塑料和废弃的碎木或木屑制成的木粉，在当时的技术水平下塑料的含量一般都高于50%，对于这类产品简称为RPL，（即Recycle Plastic Lumber）。由于加工原料来源的变化很大，因而RPL 的性能随同一生产者的不同批次产品而发生明显变化，而随不同生产者的产品变化甚至会更大。随着塑木材料行业的发展，将RPL 用于铺板、围栏和船坞等室外建筑物已被视为重要的发展方向。那么要使这些材料在建筑领域获得普遍的应用，对这些工程力学特性的认识就显得更加重要了。高效和最经济的建筑设计需要有准确测定塑木产品的弯曲强度、刚度，确定其蠕变特性与热膨胀的作用以及其他力学特性的规范。安全性与责任条件也是工程设计中需要考虑的部分。因此缺乏与工业应用相配套的RPL 标准与规范被视为提高这类材料在建筑业中使用率的主要障碍。

起初，RPL 生产商采用纯合成树脂的测试方法测量抗压强度、抗弯强度及其弹性模量等材料特性。后来发现利用现有的方法测试RPL 不能完全准确反映产品的性能。因为这些测试方法所规定的试样，是用注塑或从大块样材上切割下来的。而RPL 材料截面厚、材质不均匀还可能内含一些杂质；加工过程的热动

力学特性也会导致RPL 截面具有不均匀的密度梯度。其测试结果会因为试样在截面中取样的位置不同而发生明显的变化。1993 年7 月，为制定适应塑木产品所需要的测试方法与规范，美国材料试验协会ASTM建立了加工该再循环塑木材料及型材的ASTM 分技术委员会。确定了在产品原始的自然状态下取样，对材料进行测试。先后制定了塑木型材抗压性能、材料挠性、体积密度与比重、压力蠕变，挠性蠕变及蠕变断裂、机械紧固件、在（-30～140）℉(-34.4～60)℃条件下确定热膨胀线性系数和剪切等7 个测试方法标准。这些标准的制定几乎花费了4 年时间，于1997-1999 年间正式颁布。

在制定测试方法的同时，ASTM 委员会还着手制定了有关RPL 采购与销售的规范。对RPL 在建筑结构上的每一类最终应用，例如：铺板、托梁，模板等，都需要按最终的使用要求和性能要求分别制定规范。因为用RPL 制造民用铺板具有显著的市场前景，所以第一个规范就瞄准了这类市场。2001 年 3 月完成ASTM D6662 基于聚烯烃的塑木材料的铺板规范的制定并发布实施。

随着塑木工业的发展和塑料改性工艺技术水平的提高，木质纤维或其它生物纤维的添加量不断提高，超过原标准中的50%的范围，在这样情况下，为适应行业的发展，ASTM委员会又制定了D7031“塑木复合材料产品物理力学性能测试的标准规范”，于2004年颁布实施。2004年同时还完成制定颁布了D7032“塑木复合材料铺板和围栏体系（护栏或扶手）性能等级建立的标准规范”。对此项标准于2005年至2007年分别进行了5次修订，并正式颁布。在2006a的版本中主要对中空或薄壁产品的性能试验提出了解决方案。由此可见美国ASTM委员会对塑木产品和行业的高度关注和重视。

为推动塑木在建筑领域的应用，显示塑木的成功使用和获取促进标准制定工作的信息与数据，在90年代制定标准过程中还实施了“俄亥俄州Erie 湖Kelleys 岛的板式人行道铺板”、“纽约州在纽约的2000 年奥林区克航海比赛的浮动船坞”等5 个示范项目。

在美国国际规范协会ICC(International Code Council)，出版有关建筑行业的规范中制定了《AC109热塑性塑木复合产品的验收标准》和《AC174铺板跨距等级和护栏体系（护栏和扶手）的验收标准》，并由ICC评估公司提供认证服务，产品通过ICC-ES的验证，所获得的报告可视为满足法规要求的证明。

2．加拿大

加拿大目前尚未见有塑木方面的国家标准，但加拿大建筑材料中心对塑木产品早已制定两个技术规范：《06522热塑性塑木复合材料的矩形室外铺板（实心

截面）的技术规范》和《06525纤维素/聚合物复合材料的室外铺板（空心截面）的技术规范》，这两本规范中对塑木产品的物理及机械性能的试验方法，除大部分采用了美国的ASTM标准外，还采用了加拿大CSA、NBC、ULC等相关的专业标准或规范。加拿大的建筑行业技术规范具有具体与详细的特点，并有相关专业权威的评估机构提供检测和评估服务。

3．欧洲

欧洲标准化委员会的塑料专业委员会组织起草（主要），于2006年12月29日讨论通过采纳了英国起草的草案、2007年5月正式公布、2007年6月29日出版了《塑木复合材料（WPC）的技术规范》（8月还发布了一份勘误表），在此总标题下分列出如下三个部分：

第一部分：塑木复合材料（WPC）和产品性能的测试方法

第二部分：WPC材料的性能

第三部分：WPC制品的性能

根据欧洲标准化委员会的内部条例，以下所列国家的国家标准组织必须发布该技术规范：奥地利、比利时、保加利亚、塞浦路斯、捷克、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、瑞士和英国。在出版该草案后的三年以内，将对其进行修订，从而决定其是否升级为欧洲标准。为了得到实际应用中的信息和经验，以上各国暂时性地使用该草案，并应像发布欧洲标准一样公布该技术规范，使其能以适当的形式在国家范围内迅速使用。在升级为欧洲标准（EN）的决定之前，允许同时使用互相冲突的国家标准。

在此技术规范的第一部分中规定了试样的获取和状态调节；并且对物理性能、机械性能、耐久性、热性能、燃烧性、色牢度等各种性能的测试方法作出了规定。所规定的具体性能达40余项，颇为详尽务实，如机械性能中的弯曲性能，分为材料、非承载产品、承载产品等三种。

在第二部分中分别规定了外部和内部应用的WPC原料的必测的性能和选测的性能，并提供了详细的表格，而没有规定具体的性能数值指标。

在第三部分中分别规定了铺板（Decking）和内外墙板（Siding）的WPC产品必测的性能和选测的性能，同样提供了没有规定具体性能数值指标的表格。

此技术规范中所列的性能是从塑料和木材的测试方法中选择的，并直接采用相关的国际标准（ISO）、欧洲标准（EN）或等同采用ISO的欧洲标准（EN ISO）。

二、分析与探讨

近二年来我国的塑木工业因顺应重视资源循环利用、加强环境保护和节约能源的形势，进入了快速发展的阶段；出口也在不断扩大，在这样的背景下，尽快制定国家标准的呼声越来越高，也已引起标准化管理部门的重视。通过笔者对目前国外标准的了解，认为有不少值得借鉴的经验和教训，下面就有关的问题进行分析讨论：

1．在消化国外标准的过程中体会到，对于一个新的行业来说，为了有利于行业内外和国际的交流和沟通，首先对塑木相关的名词和术语需要有一个统一的规范，这也可为下一步制定国家标准提供必要的基础条件。

2、关于 WPC 的定义

对于“ WPC（wood-plastic composite）”在美国的 ASTM 标准中定义为：“主要由木基或纤维素基材料和塑料制成的复合材料。”并在D7031附录的X1.3注释中说明WPC与“Plastic lumber”的区别在于塑料树脂的含量少于50%，也就是说在ASTM 标准中的WPC 是指木粉（或纤维素）含量高于50%的塑木复合材料。

而在英国起草的欧洲标准草案中定义为：“是一种或多种纤维素材料和一种或多种热塑性塑料经由塑料加工工艺复合加工或进一步加工而成的材料或产品。”笔者认为ASTM标准鉴于历史原因，将WPC的概念限定于木粉含量高于50%的产品，这可能是发展过程中形成的欠缺，也可能在进一步发展中得到解决，而欧洲标准草案中的表述较为确切。

3．关于试样获取的方法

对于塑木产品而言，它兼有木材和塑料的双重特性，它的有关性能试验方法，不能简单地全部套用塑料或木材的相关标准，必须根据塑木的特点制定相关性能的规范试验方法，在美国ASTM标准中考虑到塑木型材的密度不均匀的特性，规定试样从型材的长度方向上截取，而英国提出的欧洲标准草案中规定除非在相关试验方法中特别指定，试样一般是通过锯切、铣切等方法加工成规定的尺寸。对于泡沫WPC产品，试样的厚度应为所选样品的实际厚度。这两个标准的试样获取的方法存在明显的差异。

4．关于塑木标准技术规范的制订工作

目前塑木产品绝大部分都是用塑料挤出成型的工艺加工成型材，因其用途

不同（如：室外地板、围栏、墙面板、托盘的面板或梁、港口或码头的护木等）；塑料的品质不同（如新的树脂、不同等级的回收料等）；塑料的品种不同（如：PE、PP、PVC、ABS等）；塑料和木质纤维素的配比不同（如50/50、60/40、40/60等）；型材的结构不同（如实心、空心、加芯等），型材的品种繁多，性能要求各异，因此对于塑木产品不可能用一组或几组的性能数值指标作为产品质量的评估标准，为此国外塑木标准制定过程中，主要采取了下述几种解决途径：

●首先制订各种性能的试验方法的技术规范，产品的供需双方可根据此标准或

技术规范的各种性能试验方法和产品的使用要求，约定具体的性能指标，确定签订合约相关的条款。

●对于市场需求大、前景良好的产品制定采购与销售的规范，如美国的D6222

对聚乙烯基塑木铺板规定了产品的尺寸公差；D7032制定了铺板（Deck Board）和围栏体系（Guardrall Systems）（护栏或扶手）性能等级的标准规范等。

●作为一种发展迅速的新材料，塑木产品的技术、品质、应用领域、品种等也

必然会不断变化，因此对于标准或规范那些不能满足发展情况的部分也就需要及时进行补充或修订，如上述的美国D7032“塑木复合材料铺板和围栏体系（护栏或扶手）性能等级建立的标准规范”2004年颁布实施后，2005年修订二次、2006年修订二次、2007年又进行了修订，据不完全统计先后修改达40多处，及时有效地推动行业的发展。同时感受到国外先进国家对标准的高度重视和紧密结合行业发展的务实态度。

5、几点建议

●我国塑木工业虽然起步较晚，但现已进入快速发展的起步阶段，迫切需要有

统一的标准或技术规范，为此建议我国标准化技术委员会尽快成立塑木分技术委员会，统一组织塑木标准和技术规范的制定工作；

●在塑木分技术委员会成立之前，为了争取时间，可由行业协会根据行业发展

的程度和需求，及时制订有关性能试验方法的技术规范的实施计划，并尽早组织实施；

●我们应充分吸取国外的经验，首先根据塑木产品的自身特点制订各种性能试

验方法的技术规范，而不是先制订塑木产品性能的数值指标；

●在制定试验方法时，应根据我国标准化工作的原则，通过必要的验证，优先

采用已有相关的ISO国际标准和具有国际影响的国外先进标准。这也有利于我国大部分产品出口国外的贸易沟通。

上述认识极为肤浅粗糙，难免有疏漏或错误不当之处，欢迎批评指正。

在标准多年的收集和翻译过程中先后得到聚隆公司高绮芳、唐伟家、温原、以及南京林业大学李大纲教授等的帮助，在此表示真诚的感谢。