木塑材料生产工艺及流程

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1、木塑复合材料生产设备现状与发展秦特夫（中国林业科学研究院木材工业研究所,北京100091）摘要：本文介绍了木塑复合材料发展的现状以及各种生产设备，以及木塑材料的特点，介绍了木塑复合材料的生产特点和发展理由。关键词：木塑复合材料；可塑化；经济化；回收再生化木塑复合材料是指以低值或废弃的生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经专业工艺处理后加工成型的一种可循环加工利用的新型材料。木塑材料的最大特性在于它同时具备了天然木材与合成塑料两种材质截然不同的基础材料的多重优点，它具有五大特点：1、原料资源化；2、产品可塑化；3、应用环保

2、化；4、成本经济化；5、回收再生化。木塑复合材料生产设备就是为该材料提供生产，通过自主集成创新问世的新型设备。一、木塑材料的生产设备木塑复合材料的制造主要有挤出成型、热压成型、注塑成型等工艺，但目前应用较广、技术最为成熟的是挤出成型工艺。根据生产工艺的要求，整条生产线所需设备主要由以下几个部分构成：1.生物质原料制备设备该设备主要由木材削片机和木材磨粉机组成混合机组，主要用于木塑复合材料中生物质原料的制备。该机组要求可以对各种木材和农业剩余物进行粉碎，并根据产品制造的要求生产出不同粒径的生物质粉体材料。2.高速混料机组该机组由高速热混机和冷混机组成，热混的物料自动进入，冷

3、混的物料进行冷却混合，排除残余气体。主要用于各种树脂与生物质粉体材料的混合、干燥、配料、着色、脱挥等。3.造粒设备造粒设备的主要功能是使木/塑两相材料实现预塑化的过程，能将生物质粉体材料与塑料在熔融条件下实现均匀混合，为木塑复合材制品的生产进行前处理。由于木塑熔体的流动性较差，所以木塑材料造粒机与塑料造粒机的设计并不完全相同。针对不同的塑料，造粒机的设计也有所差异。通常用于聚烯烃类塑料的木塑复合材料造粒机采用的是平行双螺杆挤出机。而用于聚氯乙烯的造粒机通常选用锥型双螺杆挤出机，这是因为聚氯乙烯为热敏感性树脂，锥型双螺杆挤出机具有较强的剪切力，且螺杆长度较平行双螺杆挤出机短

4、，减少了物料在料筒中的停留时间。螺杆外径从大到小成锥形设计，因此压缩比相当大，可以使物料在料筒中塑化得更充分、均匀。4.挤出机在挤出成型的木塑复合材料制造过程中，挤出机是实现木塑复合材料制造的关键设备。其性能不但对材料的物理力学性能，也对单位时间内的产量产生很大的影响，由此影响到单位能耗和生产成本等。通常用于木塑复合材料生产的挤出机型主要为单螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机。挤出机的主要作用为：完成物料的进一步塑化，提供温度均匀与组分均匀的熔体，进行稳定、可控制的输送，从而实现生产的进行。单螺杆挤出机主要由三部分组成：挤出系统、传动系统和加热、冷却系统。挤出系统主要由螺杆和料

5、筒组成；传动系统组要由电机、调速与传动装置组成；加热、冷却系统主要由加热器和制冷装置构成。这些系统均可采用集成模块设计，实现自动控制。由于木塑复合熔体粘度较高，要求该螺杆具有较强的原料混炼塑化和输送能力，因此需采用特殊设计的专用螺杆设计，以满足生产的需要。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的不同点主要表现为：1.双螺杆挤出机由两根相互紧密啮合的螺杆组成；2.，双螺杆挤出机物料的输送是正向位移输送，其位移程度取决于一根螺杆与另一根螺杆相对应的螺槽接近程度。所以，紧密啮合的反向旋转螺杆中的物料能获得最大的正向位移；3.双螺杆挤出机中的物料输送速度分布比单螺杆挤出机复杂得多。用于木塑复

6、合材料制造的双螺杆挤出机主要为平行和锥型双螺杆两大类。与单螺杆挤出机相比。双螺杆挤出机在木塑材料的成型加工时具有如下特点：1）单螺杆的物料输送效率取决于固体物料的摩擦性能和熔体的粘度。在双螺杆挤出机中，物料的输送是靠正位移的原理进行的，不会产生压力回流。因此，物料较单螺旋挤出机相比易加入。2）由于双螺杆挤出机的螺杆长度较短，因此物料在双螺杆挤出机中停留时间短，这一方面可避免木质纤维热降解的发生，还可降低功率消耗。3）物料经纵、横向的剪切、混合，具有优异的均化合塑化效果。4）具有优异的排气和自洁功能。5）双螺杆挤出机的流率对口模压力不敏感，用来挤出大尺寸和面积的制品比较有效

7、。而单螺杆挤出机的流率对口模压力比较敏感。5.成型模具模具是使木塑熔体冷却成型获得挤出制品的重要部件。由于木塑复合材料通常具有较高木粉含量，使熔体流动性差且不易冷却。因此常规的模具和定型设备已无法满足生产的需要。对于生产木塑复合材料的模具的设计除了要保证流道设计的圆滑过渡与合理的流量分配外，还需要口模的进口区流线型化，这可以使熔体的临界剪切速度增大10倍或更多，从而减少熔体的破裂。此外，木塑复合熔体的临界值将随着口模的长径比和挤出温度的提高而上升，并且与模具材料的关系较大，因此要求模具所使用的材料具有较高的热容量。二、木塑材料