木塑成型技术及装备新进展

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木塑成型技术及装备新进展
木塑复合材料是将塑料原料与植物纤维以一定比例混合、成型加工而成的材料，具有木材和塑料的优点，有类似木材的外观和二次加工能力，吸湿性低，耐腐蚀和抗虫害，维护量少，是室外应用木材、塑料或金属材料的优良替代品。

  U3 D$ K" r( L. b1 m, L5 p7 R    木塑复合材料的成型方法主要有挤出成型、注射成型和热压成型。挤出成型法由於加工周期短，效率高，应用广泛。把木粉填充配混加工成结构用型材是目前挤出行业比较活跃的课题。挤出成型工艺有一步挤出成型法和多步挤出成型法。在实际生产中，如果木质材料含水量较高或制品结构复杂时，常用多步挤出成型，但因其工艺步骤多，生产成本高。
    近年来，在木塑复合材料和加工技术方面取得的进展主要有：木塑复合材料界面粘合和均匀性的提高；更为美观的木头纹理外观；<更多不易褪色的颜色；为提高刚性和耐久性的共挤包覆技术；为减轻重量和成本以提高最终性能的发泡制品开发。
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    木塑复合材料用挤出机
' v0 E# z5 D8 U0 O! V4 R8 c    美国cincinnatimilacron公司，作为wpc加工设备的领导者，为wpc加工提供了丰富的挤出机以供选择，有传统的锥形双螺杆挤出机、同向旋转双螺杆挤出机和异向旋转双螺杆挤出机。该公司最大的锥形双螺杆挤出机tc96，两端直径为96/202，最大产量可以达到1180kg/h，其独特的压缩和低剪切性能可以使纤维含量达到70%，而且适於加工的材料非常广。该公司加工wpc的最大的异向平行双螺杆挤出机生产线是tp172，新近开发的同向双螺杆挤出机timberex，螺杆和机筒均为积木式，有80、100、125、160四种规格可供选择，最大机组的wpc产量高达3630kg/h。<奥地利维也纳的cincinnati，最近推出一款新的wpc挤出机a135-37d。该公司声称这是他们投入wpc巿场的第一台异向平行双螺杆挤出机。该机组有两级排气单元，且每级排气都装有真空泵和生产净化用的双重过滤器，以有效脱除加工中的湿气，得到高质量的最终产品。适合加工的物料可以是现成的木塑共混物或pvc、pe、pp基的wpc回收料。
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+ O& y; }) X) F3 I8 n) b0 q' I# D! G    德国krauss-maffei公司也开发了用於加工wpc的、带预乾燥器的双排气异向旋转双螺杆挤出系统，kmd90-36wpc和kmd133-36wpc。当初始含水量为12%，配比为50/50的pvc基wpc挤出时，产量分别为500kg/h和1000kg/h。

2 c4 F+ k% c; V* v( g* @( D0 `+ k1 e# v    美国maplan公司为wpc生产提供多种单螺杆和双螺杆挤出机以及下游设备的选择。该公司的单螺杆挤出机用於加工预先混合好的wpc粒料，产量高达1040kg/h，异向旋转双螺杆挤出机特别为直接挤出型材而设计，产量可以达到1270kg/h。该公司还提供两级行星齿轮挤出机，可以提供非常均匀的制品，树脂和木粉在第一级中经历很小的剪切和短停留时间的混合，然后进入第二级，在压力所用下造粒或挤出型材，产量可以达到2720kg/h。entek公司制造的加工wpc的e-maxtm同向旋转双螺杆挤出机，尺寸范围从27-133mm，产量可以达到3400kg/h。该公司提供完整的交钥匙wpc系统，包括失重加料器、挤出控制系统、产生压力的熔体泵及其控制、挤出机头、冷却、工艺控制等。
davis-standard公司开发了一个独特的wpc在线混合和挤出的双挤出系统woodtrudertm。该系统用一台单螺杆挤出机来熔融树脂，从侧面将熔体加入到一台异向旋转双螺杆挤出机内与乾燥的木粉混合，用真空排除水气和挥发分，然后通过机头挤出成型。farrel公司制造的ultima混合器，是一个有高分散混合性能的两级机器，包括两级连续混合器和一台单螺杆挤出机。异向旋转混合时，转子的速度可以高达1000rpm。

    莱芬豪舍直接挤出技术
0 ^& ~' a$ B2 t5 T9 M- p% Q6 \    莱芬豪舍直接挤出技术将需要完成的混合、熔融和挤出等步骤一步完成，生产线bitrudex包括一台无齿轮传动装置的单螺杆挤出机reitorque和一台异向旋转的双螺杆挤出机bitruder。生产线上安装了一台气动和两台真空排气装置，可排出多余的水气和挥发份。与传统加工过程相比，在较高的加工速度下，可加工木粉含量高达80%（质量成分），湿度高达12%的纤维。此外，投资成本也可以降低，因为不需要加热或冷却混合设备，其总能耗降低近30%。其生产速度要比同水平的直接挤出设备高3倍，可以节约时间，提高效率。在实验室测试发现也可以采用硬质木粉直接挤出。bitruder挤出机长径比由36降低到30，与同水平的塑木复合材料直接挤出生产线相比，结构更为紧凑。设备的螺杆和机筒耐磨能力与挤出玻纤填充复合材料相当，制造商采用了特殊防护涂层技术应用於塑化部件，使用时间高达2.5万小时。

5 a- b4 H8 ?3 ?7 M    在2009年12月1日，第三届wpc大会召开前夕，莱芬豪舍在troisdorf举行了一个招待会，150多名与会嘉宾目睹了该公司第二代bitrudex复合挤出生产线的高效率，与第一代直接挤出生产线相比速度提高了四倍。第二代bitrudex的特殊功能将对客户的整体成本产生直接影响，是巿场上首台为螺杆和机筒以及其它磨损元件提供2万多小时运行时间质保的挤出机。与第一代bitrudex相比，投资成本降低了约30%，但性能更好。莱芬豪舍对於高端木塑型材生产可以提供一套全面而完善的程序，除提供用於销售测试目的生产外，还能提供投资回报率分析。这意味着客户可以用自己的原材料生产自己的产品，然后再根据生产结果做出购买决定。

    如果需要，莱芬豪舍也能根据产品质量和线速度，从专业角度开发出个性方案以获得最佳效果，使客户能够成功引入这一技术并利用它。可见，除了wpc众所周知的生态效益外，莱芬豪舍第二代bitrudex直接挤出技术还将在经济效益和盈利方面提供一个前所未有的希望，确保客户成功进入wpc巿场。

& [+ j& y. r0 j! d    木塑发泡复合材料
3 c+ Q1 T' v. n    木塑复合材料由於密度大、成本高、脆性大、韧性差，因此在某些工业领域作为木质替代品的应用受到限制。
( h3 K! p( x' G2 Z$ V    近年来，通过在木塑复合材料中加入发泡剂，使木塑复合材料中形成微孔，可以钝化裂纹尖端，阻止裂纹扩展，可以有效控制木塑复合材料的不足，使得木塑发泡材料在汽车内饰、航天以及装潢等方面得到应用。木塑发泡复合材料的成型方法有模压成型、挤出成型和注射成型，是一个崭新的研究领域。

    木塑复合材料也需要保护木塑复合材料作为室外应用木材替代品的最根本的优点是其低维护和耐候性。但一定要注意的是：低维护不是无维护。为保护wpc外观需要添加耐候的颜料和uv稳定剂以减少褪色。也有一些制造商采用共挤的办法在木塑复合材料外包覆一层塑料以将木材与环境隔离开来，降低木材的吸湿和应变，而且只需要在表面层采用高级别的添加剂。
- ]+ r& [# H# `3 j6 p3 Q    木塑复合材料可以采用废旧塑料和废木材作为原料，其本身也可以回收利用，因此在资源和环境保护方面具有很好的社会效应，已广泛应用於建筑、运输、汽车等行业。全球加工行业对木塑复合材料的关注度正在不断提高，在西方国家已经呈现出快速增长的势头。<在世界范围内，使用环保型材料的兴趣与日俱增，工业界需要针对这一巿场需求积极反应，应对挑战，急需可靠的、盈利的和有成本效益的技术不断涌现。wpc作为一种经济、生态的替代品的杰出应用必将引起日益广泛的关注。