木塑复合材料制品挤出成型

MoDERN RUBBER & PLASTICS 近年来，木塑复合制品受到人们的广泛关注。 用于木塑复合的热塑性塑料主要为 PE、PP、PS等 聚烯烃和聚氯乙烯，包括新料、回收料以及两者的 混合料：而木质纤维则为木屑、稻壳、麦秸等资源 丰富、价格低廉的农业废弃物。由于兼有两者的优 点，木塑复合材料制品因而具备一系列独特的优良 特性：不怕虫蚀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不 会吸水变形、寿命长；类似木质外观，但比木材尺 寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲，且无木材疤痕， 有类似木材的二次加工性，可切割、粘贴、用钉子 和螺栓连接固定：比塑料硬度高，具有热塑性塑料 的加工性，能重复使用和回收再利用，有利于环境 保护。随着挤出设备和挤出技术的发展，人们通过 木塑复合微孔发泡技术制得木塑复合微孔发泡材 料，它比不发泡材料具有更高的冲击强度、更高的 韧性、更长的疲劳寿命、更好的热稳定性和更低的 密度 (降低密度达 75％或更高)，从而进一步拓宽 了木塑复合材料制品的应用范围。目前，木塑复合 材料制品已广泛应用于建筑业 (例如地板、护墙板、 建筑模板、门窗型材、围栏和护栏，以及百叶窗和 屋面板等)、汽车工业 (例如车门内装饰板、司机 用杂物箱、备胎盖、座椅靠板、车顶内衬等)、包 装和运输业 (例如运输托盘、铁路枕木、船舶隔舱 等)以及家具、办公室设备、体育设备等领域。 目前，木塑复合生产工艺基本上采用两步法， 即先进行共混造粒，再进行成品挤出。用这种方法 加工制品成本较高。下面从加工设备的角度，就木 塑复合制品一步法挤出成型加工中影响制品质量 的主要因素进行探讨。 1 挤出成型设备 可以用于木塑复合材料制品挤出成型的设备 有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及串联式磨盘挤 出机。目前主要以前两种为主，后者用于木塑复合 挤出还是一个全新的研究领域，尚处于实验阶段。 表 1为上述挤出机用于木塑复合材料制品时的 优缺点比较。 表 1 几种挤出设备加工性能的比较 第 1 4页 总第 1 9己期 维普资讯 http://www.cqvip.com 工艺技商 2 温度 当加工温度高于 200~C时，木质纤维就可能发 生降解，因此在加工中要严格控制物料在挤出机内 的停留时间，避免过量剪切和剪切失控。木质纤维 填充物料的粘度很大，在剪切时产生大量的粘滞 热，而且木塑混合物的热传导率很低，这两个方面 都导致从熔体中不能传递出足够的热量，以防止木 质纤维的降解和裂化。材料的这种加工性能不仅对 设备提出更高的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，而且限制了木塑复合材料的 应用。为此，用于木塑复合中的热塑性塑料通常只 能选择加工温度较低的塑料，例如 PP、PS、PVC、 HDPE、LDPE等。 3 螺杆设计 对螺杆进行优化设计，保证对物料进行充分混 合的同时，避免过度剪切 (尤其是高转速的情况)， 减少停留时间。对于同向旋转双螺杆，其剪切元件 主要是捏合盘，可采用输送能力强而剪切又不十分 强烈的两头 (菱形)捏合盘，同时适当减小捏合盘 厚度、增大捏合块错列角来减少剪切。国外有厂家 在螺杆中设计了一种称为 “多重处理单元”的非啮 合型混炼元件，它与反向元件配合使用，构成一个 “混合室”，使物料在螺杆局部环形流动，提高了 分布混合能力，同时避免物料受过度剪切而温度过 高。也可以通过降低螺杆转速减少剪切，并在高剪 切区对螺杆进行液体冷却来控制物料的温升。在实 验中发现，降低螺杆转速虽然降低了同向双螺杆挤 出机的生产能力，但也减少了挤出的波动性，使挤 出制品的表面更加光滑。 单螺杆挤出机中，销钉螺杆适合作木塑复合挤 出系统的挤出螺杆，原因在于销钉能对料流进行切 割并反复形成新的界面再反复取向，使液相的热量 及时传递给固相，因而销钉螺杆具有很好的混合、 分散及塑化能力，在配方相同的条件下可实现低温 挤出，同时螺杆的临界转速增大，产量增高，且挤 出制品的外观和性能要好于普通单螺杆。 4 机筒设计 将机筒设计成分段式机筒，在各段机筒外表面 设置加热装置，并在各段机筒上布置实行液体冷却 的通道。这样各段机筒温度相互间影响减小，有利 于对挤出系统的加料段、熔融段、排气段和挤出段 进行精确的温度控制。图 1即是单螺杆挤出机中分 段式机筒熔融段的结构图。 A 图 1 分段式机筒的熔融段结构图 5 机头设计 木塑复合材料在挤出条件下被视为固态流体， 不能使用典型的压力降和膨胀公式进行计算。因此 用于木塑复合的机头设计与传统的机头设计截然 不同，要根据固体流动的流变状况进行设计。 5．1 机头材料的选择 对所有的木粉填料来说，不锈钢是最好的选 择，因为木粉是偏酸性的。 5．2 口模变形 由于木塑熔融物料的流动性差，为了获得密实 的制 品，机 头入 口处压力一般很大 (通常 为 5MPa～16 MPa)，易引起机头口模的扭曲变形，特 别是挤出板材的扁平机头。所以当对制品精度要求 较高时，口模的设计就心须考虑口模变形的影响。 5．3 温度控制 机头的温度控制极具重要性。当机头温度过低 而螺杆转速较高时，出现排气口冒料现象，此时发 现螺杆所承受的扭矩剧烈增加，主机电流很大，机 头基本不出料；当机头温度过高时，机头压力降低， 挤出制品有很明显的撕边现象，甚至会造成物料无 法定型。因此机头处必须有精确的温度控制装置， 根据加工的物料，把温度控制在一个合理的范围之 内，以保证正常的挤出。图2为木塑复合专用的分 体组合式机头的过渡段，由于其内部流道比较复 杂，采用了剖分式结构，并布置了实行液体冷却的 通道，还可根据需要在外表面设置加热装置。通过 实验发现对机头温度采用多级控制，使温度逐渐降 低，结果要明显好于传统的单级温度控制。 L：'1313,f1年第 1己期 第 1 5页 维普资讯 http://www.cqvip.com MoDERN RUBBER & PLASTICS 图 2 分体组合式机头的过渡段 5．4 增压能力 机头的设计除了通常要考虑的流道圆滑过渡 和流量合理分配外，增压能力也是设计的一个重要 方面。分流板和滤网组可增大熔体压力，但可能会 造成熔体停滞和焦烧，且对木塑复合材料不适用。 压缩比法是一种提高熔体压力的有效方法，其压实 效果要优于分流板和滤网组，压缩比的大小由物料 及制品决定。选择合适的机头长度也是提高熔体压 力的一种有效方法，而且机头长度存在着最优值。 图3是在Brabender DSE一35／17D异向平行双螺杆挤 出机上对 100mm、200mm、250mm和 300mm长的 4种棒形机头进行机头长度研究的实验数据图。在 一 定冷却能力下，随着机头长度的增加，机头压力 也随之增大，而且挤出成型效果由差转好：当机头 长度增大到一定程度后，机头压力不再增加，且可 以明显观察到挤出物料不再与机头内壁全部接触 的现象。 图 3 不同机头长度对机头压力的影响 5．5 真空定径 对于高精度管材、异型管的成型，通常使用真 空定径技术，例如干式真空定径和湿式中空定径。 “干式真空定径装置”是由内面有吸孔 (或缝口) 的真空室和冷却室构成，中空熔融型材被真空吸 引，接触到间接冷却的定径套内面而冷却固化；“湿 式中空定径”是在密封的冷却水槽内直接水冷，供 给冷却水同时用液封式真空泵把空气和冷却水吸 (排)出槽外，使水槽内减压，被挤出的高温管材 或异型管按 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的尺寸形状定型。其中湿式真空定 型装置能进行高效的热转移，更适合木塑复合制品 的定型。 6 喂料 对于木塑复合制品的一步法挤出成型来说，由 于不预先进行混合造粒，所以对于密度低、松软的 木质纤维来说，要和粒状的母料进行混合加料就显 得尤为困难，通常这种混合料极易在加料口造成架 桥或抱住螺杆不往前输送，致使加料段螺杆过度充 满等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，对单螺杆挤出机和串联式磨盘螺杆挤出 机而言，这个问题尤为突出。 喂料问题也给下游的加工带来许多问题：喂料 的波动会造成压力、料温的波动，造成制品外观尺 寸和性能的不稳定，因此，下游的加工设备也需要 做相应的调整。当然，针对木塑复合材料的特点， 设计或选择合适的加料装置才是解决问题的根本 办法。 6．1 加料器的选择 在选择加料器时要考虑以下两点：搅拌作用和 强制喂料作用。由于粉状的木质纤维和粒状热塑性 塑料混合很不均匀，为了减少加料波动对后续加工 的影响，加料器中要配置搅拌器。至于加料器中的 螺杆，选用双螺杆较好，因为双螺杆除具有单螺杆 的加料特性外，还具有强制喂料作用，更适合粉状 料和吸湿性强物料的加料，同时在加料过程中还能 对物料进行混合。 6．2 加料段的螺杆设计 加料段采用大螺距的正向输送元件，可获得大 的加料能力，并通过下列措施将粉状填料压实，以 利于促进物料的熔融与塑料化，对组合式螺杆 (例 如同向旋转双螺杆和磨盘挤出机螺杆)分段改变螺 距，使螺距由大到小变化；对非组合式螺杆可渐变 地减小螺距。 喂料的波动使得加工中物料分布混合显得尤 为重要，它直接关系到能否得到具有一致性的产 品。对异向平行双螺杆来说，可在固体输送段和混 合段适当增大螺杆外径与机筒内壁之间的间距，在 螺杆的预塑化段设置反向螺纹、常规螺纹上开槽、 设置捏合盘等，以提高螺杆混合能力。 第 1 6页 总第 1 9己期 维普资讯 http://www.cqvip.com 工艺技 6．3 控制系统 在对制品质量要求高的情况下，可加入供料控 制和制品质量控制系统，以供料量控制挤出量，即 一 方面通过测重料斗测定进入挤出机的原料挤出 量，另一方面连续地测量挤出物的量，由两者的差 异反馈控制挤出机的螺杆转速，或者调节牵引速 度，从而保证挤出质量和产量的稳定。 7 排气 亲水性的天然木质纤维中水分含量较高 (木质 纤维自然含水量一般在 40％以上)，同时未经造粒 的松散物料会从加料段带入大量的空气。这些气体 和水分在熔融段会产生大量的气泡。这些气泡若留 在制品内部，将大大降低力学性能；若在制品表面， 则会造成凹坑等外观缺陷。 为此，可根据物料的湿度设置 1-2个排气口， 并将螺杆的排气段设计成大导程，使物料的充满度 降低，以利于排气；也可在排气段采用多头小螺距 螺纹元件来促进暴露自由表面的不断更新，增长停 留时间，以利于排气；还可以在物料由高压区进入 排气段前设置分流盘，以利于排气。 8 结语 随着木塑复合材料挤出制品的发展，人们争相 研发新型挤出设备以实现高木粉填充率、高效率、 不需预干燥木粉和降低生产成本。这里主要从加工 设备方面探讨木塑料复合材料制品一步法挤出成 型中影响制品性能的因素，并结合实验和理论提出 一 些改进措施，以达到在降低制品成本的同时，不 降低或提高其使用性能的目的。 R_l：~I2—3 涸潮 ； 潮 潮潮 潮 潮 潮 潮潮 涸 潮潮 潮 潮潮 潮 螺旋齿轮的JIS 0级 高精度成型技术 宝理塑料株式会社最近在螺旋齿轮的高精度 技术方面有所突破，并确立了螺旋齿轮的JIS 0级 高精度成型技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 宝理塑料针对原料特性、产品要求及模具设计法开发了 高精度的螺旋齿轮 螺旋齿轮由后外周的轮齿呈斜向排列而具有 较高的啮合率，从而有利于后齿轮的高强度、低噪 音化，并能够减少齿轮的旋转误差。但是，在齿轮 成型时的收缩会引起扭转角误差。按照代表齿轮精 度的JIS级别标准，要把螺旋齿轮的精度达到 3级 ～ 5级是非常不容易的。所以，要实现螺旋齿轮的高 精度化，首先就是必须确立衡量变形 准。 宝理塑料的研究结果发现，所谓自 和不均匀收缩率”是形成S字形变的 验表明，如果对腹板部分进行局部加] 鼓状形变，因此可以克服 S字形变， 齿梗精度。实验还进一步证实，随着归 同，扭转角误差和齿梗形状误差会发生 需要进行定点压缩。 双星子午胎二厂 大胆改造进口斜裁： 双星集团子午胎二厂成型车间从希 号斜裁机因原产品驱动轴的设计缺陷， 多，导致生产无法进行。因为斜裁机瓢 求极高，国内配套标准达不到所要求自 必须从国外进口，不仅价格昂贵，而上 长，至少需要 2个月时间，对生产影响 该厂设备管理人员、维修工和相关人 己口口口年第 1己期 第 1 7页 维普资讯 http://www.cqvip.com