木塑复合材料生产工艺_设备及应用

木塑复合材料 (W PC)是以木纤维或植物纤维 为主要组分 ,经过预处理使之与热塑性树脂或其他 材料复合而成的一种新型材料 [ 1 ]. 如今 ,世界森林 资源日益匮乏 ,环境压力日益加大 ,木塑复合材料 作为一种环保材料可以替代的资源 ,对环境的保护 起到巨大的作用. 国外一些国家 ,如美国 、英国 、加 拿大 、日本 、意大利等国家已经研发出许多成熟的 产品 ,在许多领域都应用了木塑复合材料 ,已经形 成了几十亿美元的市场 ,而我国的研究起步较晚 , 基本上是近十几年才开始.
Study on equ ipm en t and applica tion of wood / pla stics com posites YANG Q i2yun, FENG Peng
( School of L ight Industry, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)
图 3 挤压成型工艺过程
4)注射成型工艺 这种成型工艺是将原料加热到固化状态然后 经压力由注塑机注入到模具 ,从而得到产品. 注射成型工艺过程 ,如图 4.
图 4 注射成型工艺过程
2 木塑复合材料主要生产设备
在以上所述生产工艺中大多数工艺所用设备 都是通用机械 ,如高速混合机 、粉碎机 、干燥机 、开
[ 2 ] 席 军 ,刘廷华. 木塑复合材料的生产应用现状 [ J ]. 广东塑 料 , 2006 ( 3) : 25 - 29.
[ 3 ] 曹国峰 ,张玉兰. PVC 木塑复合材料成型技术 [ J ]. 聚氯乙 烯 , 2007 ( 1) : 14 - 16.
[ 4 ] 广东塑料编辑部. 日本 CTE推出新型塑木挤出机 [ J ]. 广东 塑料 , 2005, 103 ( 1) : 43.
2)开发专用设备. 加工方式由单一的螺杆挤 出向其他传统塑料加工方向发展 ,由水冷成型向空 气冷却成型发展 ,由单一挤出型材向复合共挤 、包 裹共挤方向发展 ;
3)革新加工工艺. 引入发泡工艺技术 ,从高泡 向低泡微发泡方向发展 ;
4)产品由低附加值向高附加值发展 ,进一步 提高增效.
参考文献 :
[ 1 ] 于文东 ,孙振国 ,雷湘军. 具有发展前途的木塑复合材料 [ J ]. 化学建材 , 2004 (9) : 14.
2)热压成型工艺 此工艺可生产一定规格的不连续板材 ,加工工 艺类似于中密度纤维板的成型工艺. 热压成型工艺过程 ,如图 2.
图 2 热压成型工艺过程
3)挤压成型工艺 挤出机和压机联用的一种挤出和加压的同步 工艺. 其成型的板材长度要大于热压成型的板材 , 制品综合性能优于挤出工艺的板材制品 ,如图 3.
Abstract: This paper review s the composition of the technology and equipm ents, introduces som e extruding equipm ents which for p roducing the W PC and gives some examp les of the p lace where the W PC is used. Key words: wood /p lastic composites; p rocessing technology; extruding equiment; app lica2 tion
木塑复合材料的应用领域还包括交通运输 ,包 装工业 ,家具制造 ,办公用品 ,体育用品等 [ 10 ].
4 结 语
随着木塑材料技术的不断发展及应用领域的 拓宽 ,其发展趋势可能会在以下几方面突破 1
1)原料选用向大范围方向发展. 将回收的单 组分废旧塑料 ( PE、PP、PVC、AB S等 )清洗后. 加入 特定的改性剂即可进行木塑产品的加工制造 ;
串联式磨盘螺杆挤出机的主要特点 : ①在加料 段采用大直径螺杆 ,增强了螺杆的刚性和强度 ,适 用于大功率 ,高扭矩挤出 ; ②采用深槽 、大直径螺杆 加料 ,可大幅度增加产量 ; ③采用多组磨盘反复研 磨物料 ,其破碎 、分散 、剪切 、混合 、塑化性能卓越 ; ④采用组合式结构 ,磨盘和螺杆元件的形状及组合 形式可以多种多样 ,适用范围广 ; ⑤采用可调式磨 盘间隙 ,适用于多种物料的加工.
第 6期 杨绮云 ,等 :木塑复合材料生产工艺 、设备及应用
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区表面积 ,使螺杆对原材料的热传导过程更快 、更 均匀. 在螺杆设计时需提供一个较大的给料区 ,用 于松散物料和在加工时施加自然压缩力 ,木粉被更 有效地“浸湿 ”. 在减小剪切力的同时 ,双螺杆间的 深螺槽和紧凑的相交齿空隙优化挤出料混合. 在低 螺杆转速状态下的高扭矩处使用轻柔的低剪切力 融化和混合 ,降低木粉分解速率 [ 3 ].
1 木塑复合材料生产工艺
在工业生产领域主要有以下 4种工艺路线生 产木塑复合材料 1
1)连续挤出成型工艺 这种成型工艺是采用传统的塑料制品挤出生 产工艺 ,如图 1. 木材以木粉的形式出现 ,要求其粒
径一般在 20～100 目之间. 由于木 /塑混合物需有 一定的流动性才能够顺利地从挤出机出料 ,故这种 方法一般不另加树脂进行胶合 ,而是靠熔融状塑料 与木粉的熔混 [ 2 ] .
炼机 、注射成型工艺中用到注射机 、热压成型工艺 中用到硫化机等 ,而木塑复合材料的专用生产设备 主要应用在挤出成型中.
木塑复合材料的挤出设备主要有以下几种 1 1)单螺杆挤出机 单螺杆挤出机造价低 ,能耗低 ,速度慢 ,适用于 生产规模小的企业 ,大中型企业一般都使用双螺杆 挤出机. 2)双螺杆挤出机 木塑复合材料加工业将双螺杆挤出机又分为 同向平行双螺杆挤出机和异向锥型双螺杆挤出机. 同向平行双螺杆挤出机为高速 、高能耗型设 备 ,一般为组合式螺杆 ,可调节螺杆长径比和构型 (捏合块角度及其块数 、不同捏合块组合方法 ) ,灵 活设置排气口 ,可以直接加工木粉或植物纤维 ,完 成木粉干燥后与熔融的树脂混合再连续挤出 ,即木 粉干燥和树脂熔融分开进行 ,因此往往是由双阶挤 出机组成. 与同向平行双螺杆挤出机比 ,异向锥型双螺杆 机被称之为低速 、低能耗型设备 ,非组合式螺杆. 与 一般锥型双螺杆机比 ,为适应热敏树脂加工需要 , 要求螺杆设计适应较宽的加工范围 ,对木纤维的切 断作用小 ,树脂少时仍能均匀分散并与物料完全熔 融. 日本 CTE 公 司 [ 4 ] 研 制 出 了 塑 木 复 合 材 料 (W PC)配混用 HTM 型双螺杆连续捏合挤出机 ,提 出了配混 W PC的新理念 ,即制备 W PC时不需预干 燥木粉 ,也不需预干燥塑料 ,如 PP、PVC、HDPE和 PS. 另 外 , 配 混 木 粉 质 量 量 分 数 可 高 达 70% ～ 75%. 该挤出机同时适用于制备汽车工业用高填充 配混料和无卤阻燃配混料 ,如氢氧化镁质量分数为 50% ～70%的电线电缆用阻燃级 PE或阻燃级 PP 树脂. 公司指出 , HTM 型双螺杆连续捏合挤出机特 点是能耗低 ,真空脱气区后串联着双螺杆捏合机和 异向双螺杆挤出机 ,物料熔融温度比一般双螺杆机 加工时低 10～20 ℃,而产量却更高. 该设备克服了 传统设备进料不均匀的弊病 ,并能适应不同熔体粘 度和熔融温度的原料配混要求. 同时 , HTM 型双螺 杆机具有 Banbury捏合机的捏合功效 ,又具有双螺 杆挤出机配混灵活的优点. 3)串联式磨盘螺杆挤出机 串联式磨盘螺杆挤出机是国际上 20世纪研究 成功的最新型混炼装备之一 ,它不仅具备了单螺杆 挤出机结构简单 、挤出压力高 、承载扭矩大的优点 , 而且具备磨盘挤出机超强的破碎 、分散 、剪切 、混合
室内装潢方面应用 :各种装饰条 、装饰板 、镜框
条 、窗帘杆 、窗帘圈及装饰件 、活动百叶窗 、天花板 、 壁板等. 朱兰瑾等 [ 9 ] 研制了一种新型环保木塑复 合装饰材料 ,以聚氯乙烯 ( PVC) 、木粉为原料 ,添加 特定的功能性助剂 ,将热塑性塑料和木材的优点融 为一体 ,可作为室内地板装饰材料. 满足人们对木 质产品的需要. 同时不破坏人类生态资源 ,具有巨 大的社会效益和经济效益.
园林方面应用 :室外桌椅 、庭院扶手及装饰板 、 花箱 、露天铺地板 、废物箱等. 木塑产品已经进入了 北京奥运场馆 [ 8 ] ,北京世奥公园木塑建筑面积逾 300 η ,整个建筑群分为正门 、围墙 、房屋 、拱桥 、平 桥 、景墙 、平台 、树池 、廊架 、步道 、座椅 、立架等 10 余个部分.
第 24卷 第 6期 2008年 12月
Journa l
of
哈尔滨商业大
Harb in Un iversity of
学 学 报 (自然科学版 )
Comm erce ( Na tura l Sc iences
Ed ition )
Vol. 24 No. 6 Dec. 2008
木塑复合材料生产工艺 、设备及应用
图 1 连续挤出成型工艺过程
连续挤出成型又可分为一步直接挤出法和预 先造粒两步法. 采用一步直接挤出法 ,物料在挤出 机内被混合均化 ,通过模具部件的几何形状成型产 品. 这对挤出机提出了更高的要求 ,挤出机设计需 要独特的压缩和低速剪切混合能力 ,充分优化给料
收稿日期 : 2008 - 03 - 031 基金项目 :黑龙江省科技攻关项目 (项目编号 : GC02A323) 1 作者简介 :杨绮云 (1959 - ) ,女 ,教授 ,研究方向 :新型食品机械研究与开发.
3 木塑复合材料的应用
木塑复合材料的应用领域非常广泛 ,凡是以木 材或木质材料为主材料的应用领域都可用木塑复 合材料来取代 [ 6 ] .
建筑结构材料 :室内外各种铺板 、栅栏 、建筑 、水上建筑 、路 板等. 杨庆贤等人 [ 7 ] 利用废旧塑料和木屑为主要 原料 ,经适当复合工艺生产出木 /塑复合材料 ,用它 为面板加木框架结构生产出一种建筑模板. 其性能 比普通模板抗湿性 、耐磨性都要高.