木塑復(fù)合材料地板的成型

1、木塑復(fù)合材料地板成型工藝南京大源塑木新材料有限公司南京市江寧區(qū)塑木研發(fā)中心二零一三年十一月木塑復(fù)合材料地板的定義v木塑復(fù)合板材是一種主要由木材（木纖維素、植物纖維素）為基礎(chǔ)材料與熱塑性高分子材料（塑料）和加工助劑等，混合均勻后再經(jīng)模具設(shè)備加熱擠出成型而制成的高科技綠色環(huán)保材料，兼有木材和塑料的性能與特征，能替代木材和塑料的新型環(huán)保高科技材料 ，其英文 Wood Plastic Composites 縮寫(xiě)為WPC。 生活中常見(jiàn)的木塑地板 木塑地板的物理化學(xué)性能 v 1、物理性能：強(qiáng)度好、硬度高、防滑、耐磨、不開(kāi)裂、不蟲(chóng)蛀，吸水性小、耐老化、耐腐蝕、抗靜電和紫外線、絕緣、隔熱、阻燃、可抗75高溫和

2、-40的低溫。 v 2、環(huán)保性能：生態(tài)木、環(huán)保木、可再生，不含有毒物質(zhì)，危險(xiǎn)的化學(xué)成分、防腐劑等，無(wú)甲醛、苯等有害物質(zhì)釋放，不會(huì)造成空氣污染及環(huán)境污染，能100%回收再利用并重新加工使用，也可生物降解。 v 3、外觀質(zhì)感：具有木材的自然外觀、質(zhì)感。比木材尺寸穩(wěn)定性好，無(wú)木材節(jié)疤，不會(huì)產(chǎn)生裂紋、翹曲、變形，產(chǎn)品可制成多種顏色，表面無(wú)須二次淋漆亦可長(zhǎng)久保新不退色。 v 4、加工性能：具有木材的二次加工性，如可鋸、可刨、粘結(jié)、用釘子或螺釘固定，各種型材規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) , 施工安裝快捷方便。通過(guò)常規(guī)作業(yè)方式，可加工成各種設(shè)施和制品。木塑復(fù)合材料地板的技術(shù)性能v 木塑復(fù)合板材是以采用60%稻糠粉與40%的廢P

3、E塑料復(fù)合而成，其技術(shù)性能如下：抗拉強(qiáng)度5.8Mpa；抗彎強(qiáng)度20.0Mpa；抗彎彈性模量1480Mpa；握釘力(板面)1940N，(側(cè)面)1550N；含水率3%5%；密度1.18g/cm3；(端面)硬度118 Mpa；24小時(shí)吸水率0.36%；最大厚度膨脹率0.28%；沖擊韌性10.1KJ/m2；縱向抗壓強(qiáng)度26.5Mpa。木塑材料的十大優(yōu)點(diǎn)v（1）防水、防潮。根本解決了木質(zhì)產(chǎn)品對(duì)潮濕和多水環(huán)境中吸水受潮后容易腐爛、膨脹變形的問(wèn)題，可以使用到傳統(tǒng)木制品不能應(yīng)用的環(huán)境中。 v（2）防蟲(chóng)、防白蟻，有效杜絕蟲(chóng)類(lèi)騷擾，延長(zhǎng)使用壽命。 （3）多姿多彩，可供選擇的顏色眾多。既具有天然木質(zhì)感和木質(zhì)紋理，又

4、可以根據(jù)自己的個(gè)性來(lái)定制需要的顏色 v（4）可塑性強(qiáng)，能非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)個(gè)性化造型，充分體現(xiàn)個(gè)性風(fēng)格。 v（5）高環(huán)保性、無(wú)污染、無(wú)公害、可循環(huán)利用。產(chǎn)品不含苯物質(zhì)，甲醛含量為0.2，低于EO級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為歐洲定級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)利用大大節(jié)約了木材使用量，適合可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策，造福社會(huì)。 v（6）高防火性。能有效阻燃，防火等級(jí)達(dá)到B1級(jí)，遇火自熄，不產(chǎn)生任何有毒氣體。 v（7）可加工性好，可訂、可刨、可鋸、可鉆、表面可上漆。 v（8）安裝簡(jiǎn)單，施工便捷，不需要繁雜的施工工藝，節(jié)省安裝時(shí)間和費(fèi)用。 v（9）不龜裂，不膨脹，不變形，無(wú)需維修與養(yǎng)護(hù)，便于清潔，節(jié)省后期維修和保養(yǎng)費(fèi)用。 v（10）吸音效果好

5、，節(jié)能性好，使室內(nèi)節(jié)能高達(dá)30%以上。木塑地板的成型方法1.壓制成型2.擠壓成型3.注射成型壓制成型v 壓制成型這種成型方法是直接把物料送人到模具中，然后利用油壓機(jī)壓制成型，它分為冷料熱壓和熱料冷壓兩種形式。冷料熱壓是將冷的粒料加人到模具中，然后對(duì)物料進(jìn)行加熱、加壓，使之充滿(mǎn)整個(gè)模具型腔，最后進(jìn)行冷卻定型；熱料冷壓是將擠出機(jī)擠出的熔融物料迅速送人模具中壓制成型。 擠出成型v 擠出成型先將物料預(yù)處理，然后利用單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行混煉，最后通過(guò)機(jī)頭將物料擠出成型。擠出成型方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，是目前加工木塑復(fù)合材料最主要的方法。擠出成型主要有一步法和多步法兩種。一步法v一步法是將木粉的干

6、燥、木粉與塑料顆粒的混合及擠出成型集中在一組設(shè)備上一步完成，如圖1所示 多步法v多步法是將上述過(guò)程分別在不同的設(shè)備上完成，如圖2所示。山于一步法在實(shí)際加工過(guò)程中往往因干燥、混合不徹底而出現(xiàn)制品質(zhì)量變差、密度分布不均勻等問(wèn)題，所以大多數(shù)企業(yè)主要還是采用多步法（主要為兩步法，即先造粒后成型）進(jìn)行木塑復(fù)合材料的加工生產(chǎn)。 注射成型v注射成型將經(jīng)過(guò)干燥和表面處理的木粉與基體樹(shù)脂置于高速混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌虾笞⑸涑尚?；或者攪拌混合后再用單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)造粒后再注射成型，這兩種方法分別稱(chēng)為一步法和兩步法，如圖3所示。一步法可省去造粒工序，但對(duì)設(shè)備的要求較高；兩步法的造粒過(guò)程對(duì)物料進(jìn)行了二次混合，提

7、高了木粉在樹(shù)脂基體中的分散性，而且造粒后再注射成型的方法加料較為容易，但是會(huì)使整個(gè)工藝過(guò)程比較復(fù)雜。 木塑復(fù)合材料地板生產(chǎn)中需要研究的最關(guān)鍵技術(shù) v如何提高親水性木粉與疏水性塑料的相容性；v如何使聚合物基體由單組分向多組分方向發(fā)展，并能使回收的聚丙烯（PP)、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC)等多種廢棄塑料和木粉同時(shí)混合成型v如何使木粉的含量由低含量向高含量發(fā)展，以降低成本，贏得市場(chǎng)v如何提高木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度，以及加工時(shí)更容易填充一些高強(qiáng)度填料如玻璃纖維等，從而擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域；v如何通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)混煉設(shè)備和成型模具，以解決木塑復(fù)合材料混合性差、難成型等缺點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率。 木塑復(fù)合材料地板的擠出

8、成型設(shè)備v 目前應(yīng)用于木塑復(fù)合材料擠出生產(chǎn)的設(shè)備主要有單螺桿擠出機(jī)、錐形雙螺桿擠出機(jī)、平行雙螺桿擠出機(jī) 。 單螺桿擠出機(jī) v 單螺桿擠出機(jī)的輸送作用是靠摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于木粉比較蓬松，木粉與塑料的導(dǎo)熱性差，擠出困難，使木粉在螺桿及流道內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象，而且單螺桿擠出機(jī)的混煉效果不好、排氣效果也差，致使它在加工木塑復(fù)合材料中受到很大的限制。但是由于單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用也低，故仍受到很多生產(chǎn)廠家的青睞。為滿(mǎn)足使用要求，已開(kāi)始對(duì)單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行各種改進(jìn)。雙螺桿擠出機(jī)v 雙螺桿擠出機(jī)的輸送原理是正位移強(qiáng)制輸送，沒(méi)有壓力回流，加料容易；排氣效果好，能夠充分地排除木粉中的可揮

9、發(fā)成分；螺桿螺棱互相嚙合，強(qiáng)烈的剪切作用使物料的混合、塑化效果更好；物料停留時(shí)間短，不容易出現(xiàn)木粉燒焦現(xiàn)象。因此雙螺桿擠出機(jī)已成為目前木塑復(fù)合材料的主要加工設(shè)備。雙螺桿擠出機(jī)又分為錐形雙螺桿擠出機(jī)、平行雙螺桿擠出機(jī)兩種。 木塑地板生產(chǎn)線木塑地板成型生產(chǎn)線影響木塑復(fù)合材料性能的因素 v 以木塑復(fù)合材料擠出為例，影響木塑復(fù)合材料性能的因素主要包括擠出成型工藝條件、基體樹(shù)脂的種類(lèi)、木粉的含量（木塑比）及木粉粒徑、各種添加劑（潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、增容劑等），以及木塑復(fù)合材料擠出成型的設(shè)備等。 擠出工藝條件對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響 v (1)擠出成型溫度的影響木塑復(fù)合材料在擠出加工過(guò)程中主要受機(jī)筒溫度和機(jī)頭

10、溫度所影響，機(jī)筒溫度主要對(duì)復(fù)合材料的混煉和塑化效果有決定性的影響，機(jī)頭溫度則對(duì)擠出成型有重要影響。v(2)擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速的影響從固體輸送理論和粘性流體輸送理論可知，提高螺桿的轉(zhuǎn)速可以提高擠出的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。v (3)其它工藝條件的影響除了溫度和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)木塑復(fù)合材料的性能有重要影響外，冷卻速度、機(jī)頭壓力、排氣等也對(duì)其有一定的影響。 基體樹(shù)脂對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響 v 由木質(zhì)纖維只能承受200的加工溫度，所以木塑復(fù)合材料的樹(shù)脂基休一般采用PE、PP和PVC等加工溫度低的熱塑性樹(shù)脂，不同基體樹(shù)脂的木塑復(fù)合材料在拉伸性能、彎曲性能、沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度上都是有差別的。分別以P

11、E、PP、PVC為基體，木粉的填充量為50%，制備3種木塑復(fù)合材料，各自的性能參數(shù)見(jiàn)表1 木粉含量及其粒徑對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響 木塑復(fù)合材料中木粉含量影響v木塑復(fù)合材料中木粉含量的多少直接影響到木塑復(fù)合材料的加工性能與制品的力學(xué)性能。 以HDPE為基體樹(shù)脂為例，分別加人0、30、40、50、60份木粉制得木塑復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲彈性模量如圖4圖7所示。 拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲彈性模量 圖木粉含量對(duì)拉伸、沖擊強(qiáng)度的影響v 由圖4、圖5可以看出，當(dāng)術(shù)粉的含量由0份增加到30份時(shí)，其拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別從14.1MPa下降到6 MPa和從15.6 kJ/m

12、2下降到5.2 kJ/2m，粉的填充量增大，加劇了木粉的聚集現(xiàn)象，顆粒引起應(yīng)力集中和缺陷的兒率增大，使HDPE/木粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度急劇下降。但隨著木粉含量的進(jìn)一步增加，兩者的變化率都不大，處于一個(gè)非常穩(wěn)定的階段。因此在加人木粉的初級(jí)階段要考慮加人適當(dāng)?shù)脑鋈輨?，以改善木粉與HDPE界面的相容性，提高材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。木粉含量對(duì)彎曲強(qiáng)度及彈性模量的影響v 雖然木粉的加人降低了材料的韌性，使拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度降低，但由圖6、圖7可以看出，木粉的加人同時(shí)又提高了材料的剛性，因?yàn)槟痉奂尤撕笕匀槐３掷w維束狀，有一定的長(zhǎng)徑比和較高的強(qiáng)度，當(dāng)木粉加人到一定程度時(shí)，對(duì)體系的增強(qiáng)作用史加明顯

13、，這主要表現(xiàn)在隨著術(shù)粉含量的增加其彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量明顯增大。木粉粒徑對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響 v粒徑較大的木粉有利于復(fù)合材料彎曲性能和沖擊性能的提高，其拉伸強(qiáng)度隨著木粉粒徑的增大而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在粒徑為200m時(shí)出現(xiàn)最大值，當(dāng)粒徑在150850m范圍內(nèi)有利于熔體流動(dòng)速率（MFR）的提高，密度隨著粒徑的增大而減小，并得出粒徑為180250m的木粉可賦予木塑復(fù)合材料良好綜合性能的結(jié)論。木塑復(fù)合材料地板的發(fā)展前景v 木塑復(fù)合板材兼具木材和塑料的成本和性能優(yōu)點(diǎn)，并且這種材料有耐腐蝕、不翹曲、維修方便、外觀與木材非常相似的優(yōu)點(diǎn)，因此，把木粉填充混合加工成為建筑和結(jié)構(gòu)用型材已成為目前塑料擠出行業(yè)中最為活躍的領(lǐng)域之一，回收廢舊塑料、植物秸桿等是對(duì)資源的再利用，可以有效地減少木材用量，保護(hù)森林。v 木纖維和植物纖維來(lái)源充足，質(zhì)輕價(jià)廉，對(duì)設(shè)備磨損小，制成品尺寸穩(wěn)定，電絕緣性好，可反復(fù)加工，無(wú)毒，且能生物降解，對(duì)自然環(huán)境不會(huì)造成污染。熱塑性塑料主要為聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等聚烯烴，可用新料、回收料或二者的復(fù)合材料。利用天然木纖維