木塑複合材料加工工藝與裝置的研究

2023-03-19 06:15:12 字數 1241 閱讀 7311

木塑複合材料兼有木材和塑料的雙重特性。它有著天然木材的外觀,可鋸、可釘、可粘結、可上漆。同時,它防蟲,防腐,吸水性小,不易變形,不開裂、機械效能好,具有堅硬、強韌、持久、耐磨、尺寸穩定等優點。

一般來說,木塑複合材料的硬度較未處理的木材高2~8倍,耐磨性高4~5倍,甚至比大理石還高。而各種新增劑的應用,又賦予它許多特殊的效能,比如向木塑複合材料的原料中加入發泡劑進行發泡擠出,可以降低產品密度,提高其韌性和抗衝擊效能。此外,它還是一種環保材料,可**重複使用,且原料廉價豐富,它在減少環境汙染、保護森林資源、促進經濟發展方面都有良好的效益,因而它受到了眾多研究者關注。

20世紀90年代以來,北美、歐洲的許多國家對木塑複合材料已進行了大量的研究,近年來國內對它的研究也日益增多。同時它的生產和應用也得到了迅速增加,北美和歐洲2002年消費的木塑複合材料達到68萬t,並預計到2010年前將以14%和19%的速度增長,遠遠高於同期塑料工業的總體增長率。

1 木塑複合材料的發展趨勢與成型方法

根據木塑複合材料的研究與應用的進一步發展,可以預計其加工技術主要有如下發展趨勢:(1)原料多樣化;(2)木粉填充量超高化;(3)裝置工藝專業化;(4)產品高檔化。

目前其工業化生產中所採用的主要成型方法有:擠出成型、注射成型和熱壓成型。由於擠出成型加工週期短、效率高、成型工藝簡單,它在工業化生產中與其它加工方法相比有著更廣泛的應用。

木塑複合材料的擠出成型可分為一步法和多步法。一步法是木塑複合材料的配混、脫揮及製品擠出在一個裝置或一組裝置內連續完成。多步法是木塑複合材料的配混、脫揮和製品擠出在不同裝置中完成,可以先將原料配混製成中間木塑粒料,然後再擠出加工成製品。

採用一步法時,若脫揮、脫水不佳將使產品因有氣泡而力學效能大幅度降低;同時,它要求製品的結構不能太複雜。所以,實際加工過程中一步法常常由於木粉含水量高和製品結構複雜而受到限制。目前國內外工業化生產所採用的主要是多步法。

北京化工大學塑機所在這方面已進行了多年研究,並有多條生產線已投入了工業化生產。

2 需解決的關鍵問題

木塑複合材料加工的關鍵技術是保證木粉在高填充量的前提下如何確保材料有高的流動性和滲透性,從而能促使塑料熔體能充分地粘接木粉,達到共同複合的力學效能及其他方面的使用效能,最終用較低的生產成本生產出具有較高的使用效能的製品。因此在擠出成型過程中需解決以下三個方面的問題:

(1)原材料—如何提高塑料與木粉之間介面的相容性;

(2)製品的成型裝置及成型工藝—如何保持穩定加料、進行有效脫揮、提高木粉在體系中共混分散、設定合適的擠出溫度及建立足夠的成型壓力保證產品的效能;

(3)成型模具的設計與冷卻定型技術。