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木塑復合異型材料及其擠出模具的研制

木塑復合異型材料及其擠出模具的研制  


(黃石市飛翔模具有限公司435002)

摘要:介紹木塑合成材的產品及性能,以及木塑合成材模具和這種模具的設計要點;介紹木塑合成材的擠出工藝特點,及其發展前景。

發展前景

1 前言當優質木制產品越來越受到人們的青睞,原木產品在都市越來越流行的時候,森林消失的速度就越來越快。據統計,世界森林面積正以每年1600萬公頃的速度消亡,全球每年流失土壤270億噸,600萬公頃土地沙漠化。長此以往,綠色也將會在我們的視線里消失,而森林減少的最終遭殃是人類自身,造成氣候不正常、土地沙化、空氣污染、水質惡化、森林資源枯竭、臭氧層被破壞等一系列惡劣現象。因此,保護森林資源,保護環境,就成人類為子孫后代可持續發展的重大課題。人們一方面需要保護森林資源,另一方面每天大量的木屑需要處理。如果能將每天丟棄的木屑利用起來,提高木材的利用率,也就是在從另一個角度保護森林資源。也就是在這種思想的指導下,人們經過長時間的努力,終于產生了一種新的產品----木塑合成材。


2 木塑合成型材木塑合成型材是以塑料(HDPE、PP、PS、PVC、或ABS)為主要原料,以特別制備的木屑作為主要填充料、表面結皮、芯層發泡的一種低發泡異型材產品。它密度低,一般600-900kg/m3,只有硬質PVC型材的一半。它具有極低的熱傳導性,具有良好的隔熱、隔音效果;它的外觀和觸感都與木質很相似,而且具有相同的加工性能;具有木材的很多優點,如:能刨,能鋸,能鉆,能釘,粘合性能好等等。同時,它還具有木材不具備的一些優點,如:受潮不會腐爛,不變形,防蟲蛀,防白蟻,防火性能好,離火能自熄,高的抗化學腐蝕性,是化工領域的理想用料。它表面光滑致密,一般不用上漆,但它著漆性能仍然很好,用戶可以按自己的愛好來改變它的顏色。如果在配方中加入色母料,擠出的產品在表面和斷面上出現的木紋,如若天然,非常漂亮。它還有一個優點是,擠出的復合材料和傳統的加工木材產品相比,密度容易控制,它可以更據用途的變化,調整擠出工藝,以達到不同的密度。木塑合成型材還可以根據產品使用的需要,在設計配方時加以調整,以達到各種不同的要求。通常生產廠家為不同性能要求的產品提供不同等級的塑料原料,木塑合成材原料的等


級劃分如表1。


注:以上檢驗報告是采用美國材料實驗協會(ASTM)和英國標準(BS) 規定的測驗方法,由新加坡工業鑒定局鑒定。


 2001年,在武漢博覽會上,我公司開發模具的現場表演,成為這次博覽會上的一個亮點。擠出的產品樣品被現場的觀眾一搶而空,引起與會者極大的興趣。


 2002年3月20日,北京黃沙滿天。飽受風沙之苦的參展者,在北京展覽館看到,由沈陽綠之可公司生產的木塑復合型材組裝的平開門、平開窗、推拉門、推拉窗的,不由得眼前一亮。3月20日上午,在北京新大都飯店,由建設部信息中心,深圳綠之可公司主辦的木塑復合型材的新產品發布會同時召開。


4木塑復合型材模具結構

木塑復合型材模具和硬質PVC擠出的低發泡模具相比,有著自己的特點。由于它的表層必需形成硬皮,所以它屬于發泡類型中的可控制發泡(又稱結皮發泡或Celuca發泡)。熔體一離開口模,發泡熔體表面受到強烈的冷卻,材料的表面形成硬皮,截面不再增大,發泡只在芯部進行。


5 木塑復合型材及其擠出工藝特點

在開發研制中,我們摸索出木塑復合型材具有以下的特點:

(1) 流動性差。由于木屑的填充量大,一般填充量為30%-50%(質量百分比),所以流動性差。由于流動性差,所以在模具的機頭部分,不宜采用尖角,應盡可能采用圓角。在機頭部分,型腔必需光滑,無死角。機頭上物料分隔面積不宜過小,分隔過小,物料在機頭上流動不順暢。在這種模具機頭上,異型材模具廣泛采用的細化料流的方法,必需采取謹慎的態度。

(2) 壁厚較厚。由于木屑的填充量大,為了保證型材產品的強度,型材的產品的壁厚較厚,一般取3.0-6.0mm。由于產品的壁厚厚,所以吸收的熱量多,這就要求定型模給予型材充分的熱交換;由于產品的壁厚厚,負壓真空對型材的吸附作用,在定型模后段表現不明顯。

(3) 壓縮比不宜過大。由于物料的流動性差,木屑填充量大,所以物料的剪切熱,內熱嚴重。壓縮比過大,物料由于內熱作用易分解、易炭化。實驗證明:主機的壓縮比應在2.2—2.6,螺桿的長徑比24---26為宜。

(4) 內筋較厚,內熱嚴重。由于壁厚較厚,木屑的填充量大,所以內筋一般較厚,一般2.5mm-3.5mm。由于內筋較厚,在冷卻過程中,收縮表現明顯,對產品的外形影響較大,而且收縮量與內筋的厚度,長度,牽引速度,都有關系,很難控制,所以,在產品的設計上應盡可能的減少內筋甚至避免內筋。

產品在冷卻的過程中,收縮明顯。物料出機頭后,進入定型模,遇冷收縮明顯。定型冷卻段,每段之間的尺寸關系必需處理好,以免產生堵?;蛘哂绊憼恳俣?,影響生產率。

(5) 木塑的溫度敏感性強。發泡制品對溫度要求一般比較高。機頭部分的溫度對發泡制品的發泡量影響很大,對制品的顏色影響很大。不同的機組應摸索出合適的溫度,以免一個系列的產品,顏色不一致,不能配套。我們一般使用的溫度如表3所示。


表3  木塑復合型材擠出溫度


冷卻水的溫度對型材的牽引速度有很大的影響,由于制品的熱量大,所以如果想得到較好的生產率,冷卻水的進口溫度應保證五攝氏度以下為宜。

(6) 單純的開放型材,如:地板、踢腳線、裝飾線條等等,發泡量容易控制,整體發泡容易平衡,單純的腔室的型材的發泡量容易控制,整體發泡也容易平衡,但是,如果一種型材既包含有開放部分又包含腔室部分,將二者的發泡程度調成一致,則是有一定困難。

(7) 利用率高。木材的綜合利用率比較低,在我國大約為30%左右,而木塑復合型材的利用率可以高達80-90%,利用非常充分。

(8) 裝配,運輸簡單。這種型材組裝比較簡單。它不必象普通的PVC異型材,需要專用的焊接設備,只需用專用的連接五金件連接即可(與鋼塑共擠的型材連接相似,不存在角強度的問題),也可以在工地現場安裝,且非常方便。它的彈性比原木好,可運用在弧度高的裝潢項目上。由于它不必焊接,所以它運輸時,一般是線材,故運輸方便。


6 其它

木塑復合異型材在我國發展目前尚存在比較大的問題是:尚無統一的檢驗標準。與我們合作的外資企業參照的是ASTM標準和BS標準。我們呼吁有關部們盡快制定出相關的國家標準,使生產企業有章可循。


7 發展前景

由于木塑合成型材的諸多優點,盡管它在國內處在起步階段,它已經展示出廣闊的市場前景。隨著人民生活水準的提高及房改的不斷推行,居室裝修的需求越來越大,人們對吊頂、護墻板、地板、各種角線等內裝修材料的要求也越來越高,木塑合成型材因其逼真的仿木效果、高品位的外觀與色澤、優良的阻燃、防潮性能,易加工的特性,將深受消費者青睞。特別是在廚房、衛生間的裝修,充分體現了它防潮、防火的特性,有著其它材料無可比擬的優勢。


根據辛辛那提擠出技術公司在2000年5月在奧地利總部主辦的研討會上提供的數字,美國木材擠出市場已經由1998年的9萬噸激增至2000年的18萬噸以上。據估計,在北美洲采用這種技術或派生技術的系統已經有100套。在歐美已應用于組合家具、衣掛、曬衣架、隔離欄柵以及座椅。這種家具,不用時可以拆散,不占空間,使用時用五金件組裝成家具,很適合現代人的需要。由于其一次成型并兼有木材紋理,無需油漆等優點,大有取代傳統的木材而廣泛應用于家具領域的趨勢。木塑低發泡板可用于門板、交通標志牌、隔板、車船的內裝飾板、地板等等。另外,由國內自主開發,具有自己知識產權的推拉系列、平開系列、裝飾型材系列,在短短的幾個月后,將進入市場。隨后,家具用的木塑合成型材也將逐步開發出來。

我們完全有理由相信,木塑合成型材會形成一個比較紅火的產業,成為異型材行業的又一支新秀。


(文章發表于2003年<<塑料異型材>>雜志第1期,被<<福田擠出技術與裝備>>等雜志轉載)


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