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文檔簡介
1、一,木塑通俗的講就是塑料中加木粉或木粉中加塑料,但不是這么簡單的就是木塑,這只是主料而已,做菜除了菜必須還有油鹽蔥蒜等多種佐料這菜才能吃才好吃。木塑也一樣。但是做菜的佐料也有一定的加量和順序,做不同的菜加的佐料也不一樣,木塑也是。如以 PVC 木塑來講: pvc 是主菜,潤滑劑,偶聯(lián)劑,熱穩(wěn)定劑,加工助劑,抗沖劑,發(fā)泡劑,發(fā)泡調(diào)節(jié)劑,偶聯(lián)劑等都是佐料,但發(fā)泡劑和調(diào)節(jié)劑只做木塑發(fā)泡時候采用,而不發(fā)泡就不用,熱穩(wěn)定劑,偶聯(lián)劑和滑劑是必須的?,F(xiàn)在木塑材料按基體樹脂來分基本以 PE、 PP、 PVC 、 ABS 等系類為主。二,木塑性能基本與木材差不多有些方面更好:同樣可鋸可刨可釘且不怕蟲燭防水不發(fā)霉
2、,維修安裝比木材更簡單。是環(huán)保和可循環(huán)利用的材料,既保護(hù)了環(huán)境且把不用的木材,農(nóng)作物桿等廢棄物變廢為寶。但是在有些方面還達(dá)不到木材的性能如強(qiáng)度等,這就需配方工藝師傅和設(shè)備廠家來共同解決。三,用途來說木塑在很多場合能夠達(dá)到木材的用途,比如說地板、門、家具等,公園、公家車站等一些室外公共場所的座椅,工程上用的混凝土夾板、部分腳架之類的,體育場館內(nèi)的座椅等很多都采用了木塑材料二,三,異型材仿木紋色母的應(yīng)用 目前,國內(nèi)加工彩色型材的主要方法有雙色共擠、表面覆膜、表面噴涂和印刷燙印,這些方法各有優(yōu)缺點。通過添加色母的方式生產(chǎn)通體仿木紋型材,木紋效果和整體效果均佳。由于這種方法不需要對擠出機(jī)做任何改造,不
3、需要添加其它設(shè)備,被眾多的型材生產(chǎn)廠所采用。仿木紋色母的配方機(jī)理通過添加色母的方式, 生產(chǎn)通體仿木紋型材的機(jī)理是: 讓顏料通過不同步塑化的樹脂在擠出機(jī)螺筒中形成不同的流動速率, 使塑料型材產(chǎn)生木紋效果。其配方一般為兩個組分,即底色組分和木紋組分。底色組分聚合度與型材生產(chǎn)廠家的樹脂粉相同,配以各種優(yōu)良的助劑,保證其與型材基料同步塑化, 形成分散均勻的底色; 木紋組分樹脂粉比型材基料聚合度高, 配以特殊的助劑以擴(kuò)大或改變流動性, 以形成效果逼真的木紋。 在型材生產(chǎn)中底色和木紋色會有些許互溶, 最終形成自然的整體效果。仿木紋色母的應(yīng)用使用方法仿木紋色母可以采用人工加料的方式, 在與干混料混合后由主料
4、斗加入, 按照通常的型材生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn); 也可以在擠出機(jī)觀察口用輔助喂料機(jī)方式加入色母。 后一種方法能更精確地控制仿木紋色母的加入量,獲得木紋效果穩(wěn)定的產(chǎn)品。 添加量一般為底色組分和木紋組分各左右。干混料中的鈦白粉用量會直接影響木紋型材產(chǎn)品的顏色深淺, 為了獲得較深顏色的仿木紋產(chǎn)品, 可以適當(dāng)減少型材基本配方中的鈦白粉用量, 增加適量紫外線吸收劑和抗氧劑 ,以確保產(chǎn)品的耐候性能。木紋效果的影響因素()科學(xué)的配方是產(chǎn)生木紋的前提。生產(chǎn)型材的原料有十余種,每種原材料都有不同的生產(chǎn)廠家, 不同的技術(shù)指標(biāo)及其不同的用量或配比,都會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響, 也或大或小的對木紋效果產(chǎn)生影響,要反復(fù)斟酌、對比
5、。()溫度和壓力是影響木紋效果的最主要的工藝條件。 一般情況下,機(jī) 筒溫度越高,熔體壓力越大,塑化效果越好,產(chǎn)生的木紋越淡,木紋效果越不明顯;相反,機(jī)筒溫度或熔體壓力過低,塑化效果差,產(chǎn)生的木紋則太夸張, 底色分布也不均勻 。不同的機(jī)臺,不同的型材基料配方,溫度和熔體壓力等工藝條件都會有所不同, 需要經(jīng)過試驗才能確定出最佳的工藝條件,獲得理想的木紋效果。()木紋效果與模具的結(jié)構(gòu)和型材斷面的大小有關(guān)系。一般模具結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,形成木紋的工藝條件越苛刻,木紋效果越難調(diào)整; 型材斷面大則形成的木紋也大,斷面小則形成的木紋也小。()機(jī)頸阻尼板的使用及形狀對型材木紋效果也有明顯的影響。常用的阻尼板有三種(如
6、下圖):空心阻尼板,環(huán)形圓柱狀;半圓阻尼板,上下各一圓環(huán),中心為小孔;實心阻空心阻尼板半圓阻尼板實心阻尼板尼板,全部為小孔。 使用空心阻尼板能使型材木紋如樹輪狀; 半圓阻尼板的使用可以獲得直流狀互不相牽的分布較均勻的木紋; 使用實心阻尼板生產(chǎn)的型材木紋效果類似半圓阻尼板,但木紋分布更加均勻細(xì)膩。()仿木紋色母組分采用的載體樹脂與型材基料樹脂的聚合度差異越大,即兩者的流動性差異越大,越容易產(chǎn)生木紋,但需要的工藝溫度也越高;若兩者的差異過大,會造成木紋太夸張,整體效果較差,不夠自然。仿木紋色母料生產(chǎn)廠家要根據(jù)不同的客戶,不同的設(shè)備,不同的型材產(chǎn)品應(yīng)配套相應(yīng)色母產(chǎn)品。()彈簧上料機(jī)和真空上料機(jī)適用于
7、粉料上料,但生產(chǎn)仿木紋型材混合料中粉料和母料的相對密度不同, 在輸送過程中易產(chǎn)生分離,在擠出機(jī)料筒中會造成中間粒料偏多的不均勻現(xiàn)象, 生產(chǎn)的木紋型材也會一段木紋多,顏色深,另一段木紋少顏色淺,木紋效果不穩(wěn)定。()仿木紋色母用顏料要選用耐熱性、耐遷移性、耐光性、耐候性好的優(yōu)質(zhì)顏料,防止在型材生產(chǎn)中和使用過程中發(fā)生變色褪色現(xiàn)象,影響木紋效果。 在配方中最好添加適量的紫外線吸收劑和抗氧劑, 以減緩戶外使用時的老化褪色現(xiàn)象, 例如,在配方中加入的紫外線吸收劑和抗氧劑。結(jié) 語通過添加色母的方式生產(chǎn)仿木紋型材, 工藝簡單易于操作。生產(chǎn)的仿木紋型材從里到外色澤均勻,焊接無清角痕,整體效果好。仿木紋型材的質(zhì)量
8、控制比普通的型材要求高,只有全方位、全員的控制,產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。木塑復(fù)合材料的相關(guān)知識一,木塑復(fù)合材料是以PP/PE/PVC/PS/ABS 通用樹脂為基材與木粉、竹粉、農(nóng)林廢棄物輔以相應(yīng)助劑經(jīng)擠出、注塑、模壓等成型工藝生產(chǎn)出型材、板材、片材等制品應(yīng)用于裝修,園林景觀,包裝以替代木材的產(chǎn)品就叫木塑復(fù)合材料。二,為什么要大力發(fā)展木塑復(fù)合材料1、 循環(huán)經(jīng)濟(jì): 木塑材料可以循環(huán)使用,即使用多年后可以破碎再擠出利用,符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。2、 環(huán)保:木塑材料本身是環(huán)保的(因為使用的塑料, 植物纖維,助劑都是環(huán)保的) ,而利用廢舊塑料和植物纖維,減輕廢塑料和植物纖維(焚燒對環(huán)境的影響);符合環(huán)保的政
9、策。3、 節(jié)能:使用木塑材料代替木材、塑料、鋼鐵,可減少能源消耗,達(dá)到節(jié)能的效果。木塑材料本身隔熱保溫,應(yīng)用在建筑上,可以顯著節(jié)能。符合國家節(jié)能要求。4、 解決三農(nóng)問題:使用各種植物纖維,減少環(huán)境污染,節(jié)能,增加農(nóng)民收入,符合國家三農(nóng)政策。5、 節(jié)能減排:使用木塑材料,減少木材的使用,減少森林的砍伐,使森林吸收二氧化碳,使二氧化碳排放減少。符合國家節(jié)能減排政策。三,木塑制品的成型工藝及設(shè)備配方木塑復(fù)合材料的成型方法主要有模壓成型、 擠出成型、注射成型、等方法。其中擠出成型產(chǎn)量大、生產(chǎn)連續(xù)、效率高,適合各種異型材、板材的生產(chǎn)。因此受到眾多企業(yè)的青睞。A、概念木塑擠出成型指熱塑性塑料 (主要是回收
10、塑料) 與木質(zhì)纖維材料在擠出機(jī)中通過加熱、 加壓,使受熱熔化的塑料和木質(zhì)纖維材料混合、塑化,最后連續(xù)通過口模成型的方法。B、木塑擠出制品的生產(chǎn)流程a, 費(fèi)舊塑料分類粉碎合格入庫不合格分類回收b, 纖維干燥混料(按比例)造粒生產(chǎn)擠出制品檢測c, 不合格產(chǎn)品破碎分類回收注:如是一步法生產(chǎn)不用制粒,混料直接擠出制品!C、木塑擠出成型介紹到目前為止,木塑設(shè)備設(shè)備有單螺桿、錐形雙螺桿和一步法設(shè)備。前者,制品的性能主要靠工藝配方來調(diào)整,調(diào)整面窄;制品質(zhì)量受到一定的影響。一步法設(shè)備是通過設(shè)備結(jié)構(gòu)性能和工藝、配方來解決的。1、單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)的輸送作用主要是靠混合料與螺桿與機(jī)筒之間的摩擦力差。其優(yōu)缺點
11、如下:優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備造價低、擠出控制容易缺點:排氣效果差、混煉效果差、擠出產(chǎn)品壓力波動大、產(chǎn)量低2、異向錐形雙螺桿擠出機(jī)與“配混”型設(shè)備比,異向錐形雙螺桿擠出機(jī)被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備,易于加工熱敏性木塑復(fù)合材料;但由于螺桿是整體式的, 很難滿足不同工藝配方的要求,混煉效果比平行雙螺桿擠出機(jī)差,易磨損和斷裂。3、異向平行雙螺桿擠出機(jī)可以直接加工木粉或木纖維,但對木粉的含水量有一定的要求,設(shè)備易磨損。D、木塑擠出成型所面臨的問題設(shè)備因素 : 主機(jī) :a 、舊有設(shè)備的改造; b、設(shè)備的損耗; c 、排水汽的問題; d、擠出量的不同 e、剪切力的不同模具方面 ;a、配方基料的不同 ;
12、 b 、口模流道設(shè)計應(yīng)與擠出PVC型材有所區(qū)別 ;c、定型設(shè)計時需考慮制品的收縮及剛性 ;d、需將水箱和定型模分開 ;e、研制高速模具勢在必行輔機(jī)方面 :a、無需牽引 ;b、后續(xù)加工不能在線生產(chǎn) ; c、后續(xù)加工設(shè)備精確度不高配方因素 :a 基料的選擇 ; b 填充纖維的影響 ;c 助劑的使用; d 原材料的處理四,木塑制品為何要采用發(fā)泡技術(shù)及如何做好木塑發(fā)泡木塑復(fù)合材料兼有木材和塑料的雙重特性:力學(xué)性好、 良好的二次加工性、不怕蟲蛀、不生霉菌、不吸收水分、使用壽命長且可重復(fù)利用。 但相對于基體塑料,其韌性、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能仍會有所降低,且作為木材替代品,其密度過大, 應(yīng)用領(lǐng)域受到
13、限制。通過氣體核將非常小的泡孔引入到木塑復(fù)合材料中形成的微發(fā)泡木塑復(fù)合材料除具備上述木塑復(fù)合材料的優(yōu)點外,因材料內(nèi)部存在良好的泡孔結(jié)構(gòu)可以鈍化裂紋尖端, 阻止裂紋的擴(kuò)展, 從而可有效的克服一般木塑復(fù)合材料脆性大、 延展性和抗沖擊性能低的缺點, 并且降低了材料的密度, 不僅節(jié)省原料,而且隔音、 隔熱性能也較好, 彌補(bǔ)了未發(fā)泡木塑復(fù)合材料性能不足的問題。a、概念微發(fā)泡木塑復(fù)合材料是以熱塑性塑料為基體,木屑或植物纖維作為主要填充料生產(chǎn)的一種表面結(jié)皮、芯層發(fā)泡的低發(fā)泡制品。它的表層必須形成硬皮, 所以是一種可控制發(fā)泡工藝, 當(dāng)熔體從口模擠出時, 發(fā)泡熔體表面受到限制強(qiáng)列的冷卻, 材料表面形成硬皮,截面
14、不再增大,發(fā)泡只在材料芯部進(jìn)行。b、微發(fā)泡木塑復(fù)合材料配方簡介(以PVC為主)要獲得形態(tài)良好的泡孔必須加入適當(dāng)發(fā)泡劑和相關(guān)助劑, 以增強(qiáng)木粉和塑料之間的相容性和獲得較大的孔隙率, 并通過調(diào)節(jié)配方,獲得適當(dāng)?shù)娜垠w強(qiáng)度、黏度和彈性!1、偶聯(lián)劑氨基硅烷處理過的木纖維具有很強(qiáng)的堿性和供電能力,而 PVC 經(jīng)氨基硅烷處理后具有更強(qiáng)的酸性, 使 PVC與木粉在界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而成為 PVC/木粉復(fù)合材料的良好偶聯(lián)劑。用鋁酸酯偶聯(lián)劑和丙烯酸丁酯偶聯(lián)劑處理木粉可顯著提高PVC/木粉發(fā)泡材料的力學(xué)性能,還有助于木粉在樹脂中的分散,增強(qiáng)樹脂與木粉之間的粘合力。2、發(fā)泡劑目前所用的化學(xué)發(fā)泡劑主要有放熱型發(fā)泡劑
15、AC(偶氮二甲酰胺)和吸熱型發(fā)泡劑NaHCO3。放熱型發(fā)泡劑得到的泡孔尺寸較小。用 AC /NaHCO3 復(fù)合發(fā)泡劑發(fā)泡性能最優(yōu)。因為AC在加工過程中分解放熱造成熔體局部過熱, 黏度降低 ,使分解生成的氣體易逸出 ,難以飽和。使用AC 和 NaHCO3復(fù)合發(fā)泡劑則可以改善這一情況。 AC用量為 015 % 1 %時最佳。HDPE/木粉復(fù)合材料中的空隙率與擠出機(jī)頭溫度、螺桿轉(zhuǎn)速以及木粉中的水分有很大關(guān)系。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min 、木粉中的水分控制在 12%、擠出機(jī)機(jī)頭溫度為 170時不使用化學(xué)發(fā)泡劑也能生產(chǎn)出高空隙率的發(fā)泡復(fù)合材料。3、助發(fā)泡劑要獲得泡孔比較均勻的發(fā)泡材料 , 首先發(fā)泡劑的
16、分解溫度與樹脂的熔融溫度接近 , 其次是發(fā)泡劑應(yīng)在樹脂達(dá)到適宜黏度的溫度范圍內(nèi)均勻放氣 ; 發(fā)泡劑 AC的分解溫度遠(yuǎn)高于PVC的成型溫度 , 因此, 必須把 AC的分解溫度降到 PVC的成型溫度附近 , 并有較大的發(fā)氣量。4、潤滑劑加入適量的潤滑劑可以提高物料流動性、 改善制品表面光澤 , 也影響發(fā)泡氣體在熔體中的混合與分布 , 從而影響泡孔結(jié)構(gòu)。潤滑劑太少 , 物料流動性差 , 發(fā)泡后易拉傷制品表面 ; 過多則物料流動性過大 , 擠出壓力過小 , 不利于泡孔成核。 PVC / 木塑發(fā)泡中常用的潤滑劑有聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鉛、石蠟等 , 一般用量為 14 份。5、增塑劑增塑劑 DOP可以降
17、低 PVC/木粉復(fù)合材料熔融粘度,有利于氣體在基體中的擴(kuò)散和泡孔的生長,有助于增加聚合物的彎曲和拉伸能力;如果增塑劑用量過大會導(dǎo)致粘度過低,加速氣體從發(fā)泡材料的表面溢出,反而不利于形成較高的孔隙率,在PVC/木粉復(fù)合材料中加入增塑劑DOP有助于降低加工溫度, 減少木粉分解和發(fā)煙,改善 PVC與木粉的親和性以及熔體流動性,最終改善了材料的力性能和加工性能。 增塑劑的加入使材料的玻璃化溫度和脆化溫度降低, 且隨著 DOP用量的增加, 材料的韌性增強(qiáng), 使其在斷裂前吸收了更多能量,從而使材料的沖擊強(qiáng)度幾乎呈線性提高。但是降低制品熱變形溫度。6、沖擊改性劑改性劑 CPE ( 氯化聚乙烯 ) 可提高 P
18、VC / 木塑復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度。 ACR(丙烯酸酯類 ) 用作 PVC的抗沖改性劑與 CPE相比 , 具有優(yōu)良的抗沖擊效果 , 加工溫度范圍寬 , 生產(chǎn)穩(wěn)定性好 , 產(chǎn)品表面光澤度和尺寸穩(wěn)定性好 , 且適合高速擠出。沖擊改性劑的類型和用量對 PVC/木塑復(fù)合材料發(fā)泡的孔隙率及CO2 吸收行為有影響。 任何類型的沖擊改性劑都會加速發(fā)泡過程中氣體的散失 , 從而阻止泡孔核的生長 , 因而對制品高孔隙率的形成不利。 CPE、EVA ( 乙烯 2 醋酸乙烯共聚物 ) 、 MBS、 ACR是目前常用的幾種 PVC沖擊改性劑。用量通常在 59 份之間。7、其他助劑除了上述主要助劑外,
19、 PVC/木塑發(fā)泡制品中還需添加穩(wěn)定劑、防霉劑、著色劑、阻燃劑等, 這些助劑對PVC / 木塑復(fù)合材料的發(fā)泡性能影響也不應(yīng)忽視。各組分對發(fā)泡的影響并不是孤立的, 如木粉不經(jīng)表面處理 , 則增塑劑對復(fù)合材料的孔隙率幾乎沒有影響 , 因為 PVC與纖維之間的界面粘合性差 , 氣體可以在發(fā)泡過程中通過界面間的通道很快散失。C、微發(fā)泡木塑復(fù)合材料擠出成型工藝1、工藝流程木質(zhì)材料粉碎篩選干燥 各種添加劑 混料(按比例)造粒生產(chǎn)擠出發(fā)泡 定型冷卻干燥牽引切割制品檢測后續(xù)加工注:如一步法擠出,省去造粒,混料之后直接擠出成型。2、加工過程主要影響因素(1)成型溫度溫度的影響主要是料筒溫度和機(jī)頭溫度兩個方面,料
20、筒溫度對和復(fù)合材料的混煉效果有決定性影響, 溫度過低,塑料塑化不均勻、混和不充分、混和體在機(jī)筒中流動困難;溫度過高,塑料容易發(fā)生降解、 木粉容易燒焦、 發(fā)煙。料筒溫度主要對擠出成型有重要影響,溫度過低,機(jī)頭壓力過大,使制品難擠出,其次還容易形成堵料; 溫度過高, 不能形成較高的機(jī)頭壓力, 使擠出的制品不密實, 且溫度過高, 發(fā)泡可能在沒擠出時已經(jīng)發(fā)泡, 不能形成較好的氣泡核,影響制品質(zhì)量。在充分塑化的條件下 , 應(yīng)采用低溫擠出。螺桿和成型模具等設(shè)備也應(yīng)具有低溫擠出特性 , 以保證泡孔有良好的形態(tài)和較小的直徑。加料段溫度應(yīng)控制在165 以下 , 壓縮段和均化段在160180 之間 , 機(jī)頭和口模
21、設(shè)在160 以下。(2)螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速對擠出發(fā)泡的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面: 一是影響擠出壓力 , 轉(zhuǎn)速越高 , 擠出機(jī)內(nèi)壓力越大, 從而越有利于成核, 成核的泡孔數(shù)目也越多, 發(fā)泡率也就越高。但壓力過高時成核的泡孔生長受到抑制 , 影響泡孔的充分生長; 二是螺桿轉(zhuǎn)速越高, 剪切作用越強(qiáng) , 剪切作用過強(qiáng)時容易使泡孔合并或破裂, 影響發(fā)泡體質(zhì)量和低密度泡沫塑料的形成; 三是螺桿轉(zhuǎn)速過高或過低, 使停留時間過短或過長, 容易發(fā)生提前發(fā)泡或發(fā)泡劑分解不充分等現(xiàn)象, 不利于形成均勻細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)。因此在其它影響因素不變的情況下 , 螺桿轉(zhuǎn)速存在一個最佳值 , 一般在 12 18 r/min 之間
22、。(3)擠出壓力擠出壓力不足會造成制品表面粗糙、強(qiáng)度低, 而較高的擠出壓力不僅能控制機(jī)頭內(nèi)的含氣熔體不提前發(fā)泡 , 而且使機(jī)頭口模內(nèi)外壓差大 , 從而使壓降速率高 , 有利于氣泡成核 , 成核的氣泡數(shù)量增多 , 發(fā)泡率也隨之增大 , 有利于得到均勻細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)。 但擠出壓力過高對泡孔的生長不利。要得到適宜的機(jī)頭壓力 , 可以通過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)頭溫度及口模形狀來實現(xiàn)。3、成型設(shè)備錐形雙螺桿擠出機(jī)具有物料停留時間短、 停留時間分布窄、 熔體溫度控制效果好的特點 , 因此減少了 PVC/ 木塑的分解 , 對其加工非常有利。D、面臨問題1、如何更有效的改善木粉與塑料基體之間的界面相容性2、如何提高
23、發(fā)泡復(fù)合材料中的木粉含量3、如何提高發(fā)泡倍率、改善泡孔結(jié)構(gòu)、開發(fā)質(zhì)輕性能優(yōu)的產(chǎn)品4、開發(fā)利用木粉中的水分進(jìn)行發(fā)泡5、各種助劑對發(fā)泡的影響聚合木是一種既可以代替塑料,又可以代替木材、 鋼材、鋁材、水泥使用的全循環(huán)、 高環(huán)保、節(jié)約型的高科技新材料。 它一出現(xiàn)就引起社會各界的高度重視,人們急切地希望了解這方面的知識。 為了滿足社會各界的要求, 本網(wǎng)站約請了聚合木主要發(fā)明人親自撰寫了這一講座,從今日起陸續(xù)刊出。第一講:什么是聚合木?聚合木是用木材、秸稈、 灌木枝條等木質(zhì)碎料為主要原料,用反應(yīng)引發(fā)劑引發(fā)化學(xué)反應(yīng),促使木質(zhì)材料塑化并重新聚合、復(fù)合后,用塑料加工方法制造出來的一種最接近自然的木質(zhì)材料。是至今
24、唯一的利用了木質(zhì)材料所有成分,不排放廢棄物完全不含甲醛等有毒物質(zhì)的人造木質(zhì)材料。木質(zhì)材料與鋼材、 水泥、 塑料一起被稱為建設(shè)必須的四大基礎(chǔ)原材料,木質(zhì)材料是其中唯一可再生的。近五十年來,木質(zhì)材料主產(chǎn)品已經(jīng)歷兩代,第一代是原木、鋸材,第二代是膠合板、纖維板、刨花板等人造板。紙漿一直是木質(zhì)原材料的主產(chǎn)品之一。木質(zhì)材料的主要成分都是木素、 半纖維素、纖維素。 第二代主產(chǎn)品名為木材綜合利用產(chǎn)品,其實都只利用其中的纖維素,要將占其重量一半以上的木素和纖維素排除掉,材料利用率很低。 由此, 導(dǎo)致了纖維素含量高的森林被過量采伐,損害了地球生態(tài)環(huán)境。停止和減少森林采伐的呼聲一浪高過一浪。 為了解決這一危機(jī),人
25、們一方面提倡以鋼代木,以塑代木,又大量消耗了不可再生的石油和鐵礦石等礦物原料, 從而已經(jīng)或必將導(dǎo)致一個又一個發(fā)生原料危機(jī)。也加劇地球大氣CO2 含量上升,氣候變暖。另一方面,面對大樹不多了,人們用復(fù)合的辦法把小材小料膠合起來使用,為此就必須使用大量膠料。我國一年人造板4000 多萬噸,一年使用膠料400多萬噸,其中 90%以上為脲醛樹膠,這是空氣中甲醛污染的主要來源,現(xiàn)代城市人正身陷以“室內(nèi)空氣污染 ”為標(biāo)志的第三污染期。而且裝修越高檔,室內(nèi)污染越嚴(yán)重。北京電視臺廣播了一條消息, 一戶居民反映其室內(nèi)裝修使用的都是大企業(yè)達(dá)標(biāo)的木質(zhì)材料,裝修兩個月后一測量甲醛含量超標(biāo)七倍。他們對此非常想不通,找到
26、電視臺,電視臺找到專家,專家告訴他們單項材料是達(dá)標(biāo)的, 但達(dá)標(biāo)的材料也是要放出甲醛的。家庭裝修越高檔, 使用的木質(zhì)材料越多, 每一部分材料是達(dá)標(biāo)的,但這些材料加一起放出的甲醛的總和就超標(biāo)了。在甲醛污染上, “花錢越多,受的害也越大”的規(guī)律是不可規(guī)避的。由此可見,第二代木質(zhì)材料不在技術(shù)上升級換代,放棄任何含甲醛的材料,室內(nèi)空氣污染問題是解決不了的?,F(xiàn)在人們研究無膠材料已有很長時間。人們曾用濕法制造纖維板,這種纖維板雖然本身不含膠料,但制造中要產(chǎn)生大量廢水,現(xiàn)在已退出歷史舞臺。人們已在研究各種通過化學(xué)處理、微生物處理方法使木質(zhì)材料表面活化,實現(xiàn)無膠膠合。 但由于產(chǎn)品性能和成本問題,大都只能停留在實
27、驗成果上。 不能工業(yè)化生產(chǎn)。 十多年前人們終于生產(chǎn)出了木塑材料,用無毒的塑料代替有毒的膠料生產(chǎn)出了復(fù)合材料。日本等發(fā)達(dá)國家有許多這方面的專利,已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn),目前全世界一年的產(chǎn)量已達(dá)到了幾十萬噸。但這種材料也有許多難以克服的缺陷:1)木塑材料產(chǎn)生于塑料改性,只是把木材當(dāng)成填充物,所以從根本上講,它不是木質(zhì)材料,是石油材料。 2)塑料和未改性的木質(zhì)材料相容性很差,比起碳酸鈣等低分子填充物來,木質(zhì)材料的使用價值要低得多; 3)擠出成型困難,制品質(zhì)量不高,廢品率高;4)使用塑料數(shù)量比重大,品種很窄; 5)由于以塑料為主,再加上加工困難,木塑產(chǎn)品生產(chǎn)成本很高,與木質(zhì)人造板等相比,沒有價格優(yōu)勢,市場競爭
28、力差;6)塑料與木材結(jié)合不緊密,材料性能不能滿足使用需要。比如木塑材料在熱接時,木粉熱膨,塑料熱縮,接不起來。現(xiàn)在地球上一年有上億噸植物光合作用生成的木質(zhì)材料,是可再生的, 找不到利用方法, 年復(fù)一年地廢棄。 難道人們不可以將其利用起來生產(chǎn)出一種新材料,代替石油和木材利用嗎?正是在這一背景下, 聚合木被研究出來了。它有如下優(yōu)勢:第一,它把木質(zhì)材料的所有成分聚合、復(fù)合在一起,沒有污染物排出。真正使現(xiàn)在未能利用的木質(zhì)材料被利用起來;第二,它主要依靠木質(zhì)材料分子之間的結(jié)合力,接合在一起,不需任何膠料,真正是無甲醛產(chǎn)品;第三,制造工藝簡單,可以工業(yè)化生產(chǎn),而且機(jī)器設(shè)備投資很少,家庭小企業(yè)、大公司都可以
29、制造。第四,制品用途廣泛,從理論上講,現(xiàn)在用塑料、木材、鋼材、水泥等制造的絕大部分制品都可用聚合木替代。第五,制品不吸水、 抗酸堿、 抗紫外線, 不腐爛, 使用時間長,是第二代木質(zhì)基礎(chǔ)原材料的最好升級換代技術(shù)。第二講:聚合木是怎樣制造的?包括木材、 竹材、秸稈、灌木枝條等在內(nèi)的木質(zhì)材料是不溶不融的粘彈性固體材料,在通常情況下只能碳化,不能塑化,無法進(jìn)行塑性加工,它與熱塑性塑料之間也是油 水關(guān)系,很難結(jié)合。 生產(chǎn)聚合木首先要突破塑化這一關(guān)鍵。現(xiàn)在這種關(guān)鍵技術(shù)已被中國林經(jīng)學(xué)會有關(guān)專家突破,已被北京首林科技發(fā)展有限公司及內(nèi)蒙古鑲黃旗首林分子復(fù)合材料有限公司首先在生產(chǎn)實踐中采用。這項技術(shù)工藝簡單:把木
30、質(zhì)材料粉碎,將碎料平攤在水泥地,對其噴灑一定量的反應(yīng)引發(fā)劑,在20 35常溫下密封堆放七至十天,木質(zhì)材料內(nèi)部就會引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng), 生成大量中間體, 實現(xiàn)了初步塑化。 然后將初步塑化了的碎料與要添加的各種非木質(zhì)材料混合, 將混合料放入改造后的塑料造粒機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性造粒,實現(xiàn)進(jìn)一步塑化, 生產(chǎn)出聚合木粒料 (PM) ;再把聚合木粒料投進(jìn)改進(jìn)后的擠出機(jī)、注塑機(jī),讓其在一定的溫度和壓力下進(jìn)一步聚合復(fù)合生產(chǎn)出所需要的聚合木制品,其整個生產(chǎn)過程都已工業(yè)化。都有了標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械設(shè)備可供購買使用。與木塑和塑料加工工藝相比, 它主要是增加了一道木質(zhì)材料自身初步塑化的工藝。第三講:什么是聚合木制造的分步法?分步法
31、就是在木質(zhì)材料初步塑化后首先造粒制成粒料,然后再用擠出、 注塑等成型機(jī)械加工成制品的方法, 其好處是可以采取集中塑化,造粒,分散加工方式組織生產(chǎn),比較適應(yīng)我國農(nóng)村發(fā)展家庭和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的需要, 設(shè)備一次性投資也較少。 江蘇省無錫市世南木材與塑料制品有限公司是專業(yè)生產(chǎn)聚合木分步式成套設(shè)備的專業(yè)公司。第四講:什么是聚合木制造的一步法?一步法是相對分步法而言的,其特點是在木質(zhì)材料初步塑化后,將其投入一部機(jī)械直接生產(chǎn)出聚合木制品, 沒有單獨的造粒過程。實際上是一部機(jī)械的前一部分完成了造粒和進(jìn)一步塑化反應(yīng),后一部分制成制品。一步法的最大好處是大約可以節(jié)約能源30 40%。江蘇省南京市賽旺科技發(fā)展有限公司首先
32、研制出了一步法專用設(shè)備,并且已經(jīng)申請了國家專利保第五講:聚合木材料的材性如何?聚合木與木材以及人造板相比,它真正保留了木質(zhì)材料的所有成分,也就保留了木材承壓強(qiáng),彈性好,加工性好,能鋸、削、刨、釘、能油漆加工等優(yōu)良屬性,由于它是木質(zhì)材料各成分重新聚合、 復(fù)合生成的, 在制造過程中消除了木質(zhì)材料中含有的大量極性基團(tuán),因而又克服了木材等材料各向異性、易吸水、 易腐爛、 易老化等弱點。 與人造板、 細(xì)木工板相比, 強(qiáng)度、曲變度、 可加工性各項指標(biāo)都占優(yōu),更可貴的是其不含有任何有毒物質(zhì)。是真正意義上的環(huán)保材料。聚合木的性能可以改變配方進(jìn)行靈活調(diào)節(jié),只要配方適當(dāng), 可以代替許多塑料制造各種塑料制品,這些制
33、品既可以保持塑料不吸水、不腐爛、不易老化的優(yōu)良特性,又可以增加強(qiáng)度,用聚合木粒子代替塑料可使原料成本可以下降20 30%。聚合木可以代替鋼材、水泥、鋁材制造各種樁柱、模板等,其優(yōu)點在于不銹蝕,重量輕,比如一噸聚合木可以做出相當(dāng)于一噸鋼材六、七倍體積的樁柱,用于鐵路、高速公路圍欄,從而大大降低成本。聚合木可以代替水泥用于室外、水邊、 沿海建筑,大大提高這些建筑的檔次和質(zhì)量。第六講:聚合木生產(chǎn)成本如何?由于制品和各地的原料、 運(yùn)輸?shù)葪l件不同, 對成本很難給出一個固定的數(shù)據(jù),但可以肯定地說在同一地點生產(chǎn)聚合木制品比生產(chǎn)同一類型木塑制品其成本要低1000 元至 2000 元。這是由于生產(chǎn)木塑制品是把未
34、塑化處理的木質(zhì)材料作為填充物加進(jìn)塑料中,這二者之間的相容性很差,必然導(dǎo)致塑料比重大,加進(jìn)助劑種類多,數(shù)量大,擠出和注塑困難,產(chǎn)出速度慢,耗能源多。 生產(chǎn)聚合木首先要對木質(zhì)材料進(jìn)行塑化處理,雖增加了反應(yīng)引發(fā)劑,但大大減少了其它助劑, 雖然增加了塑化處理的人工,但大大減少了磨碎和干燥的人工和能耗。用塑化后的木質(zhì)碎料,添加的塑料很少,成型阻力大大減小,提高了單機(jī)產(chǎn)出率,減少了能耗,因而可以大大降低制造成本九講:國家對發(fā)展聚合木有何優(yōu)惠政策:由于發(fā)展聚合木無論對企業(yè)、對國家、 對人類發(fā)展都有重大意義,聚合木企業(yè)應(yīng)享受最優(yōu)惠的政策,可是由于聚合木技術(shù)剛剛發(fā)明出來,國家還未能來得及為其制定專門的優(yōu)惠政策,
35、不過目前已有許多優(yōu)惠政策可以參照。按現(xiàn)行政策此項目使用的廢舊塑料可免稅。產(chǎn)品的木質(zhì)原料屬林業(yè)的小材小料加工剩余物,增值稅應(yīng)可即征即返。其它補(bǔ)助政策國內(nèi)尚未形成,需要通過工作進(jìn)一步取得需要國家支持。國外的做法是對使用廢舊塑料進(jìn)行補(bǔ)助。如日本規(guī)定每收集、使用一噸廢舊塑料,國家補(bǔ)助5 萬日元 (合 4000 多元人民幣 ),這樣用此種材料代替木材制造木制品也有價格優(yōu)勢。從宏觀上算帳,國家這樣做也是很合算的。第十講:如何才能取得合法的聚合木生產(chǎn)的特許權(quán):由于聚合木技術(shù)是一項新技術(shù),而木質(zhì)材料塑化方法、 一步法生產(chǎn)設(shè)備, 通用型機(jī)械改良技術(shù)以及若干重要制品, 發(fā)明者都已申請了專利保護(hù)。因此, 想從事聚合
36、木生產(chǎn)的單位和個人應(yīng)科學(xué)操作,才能順利地取得合法的生產(chǎn)特許權(quán):1.參加有關(guān)方面舉辦的培訓(xùn)和咨詢活動:現(xiàn)在聚合木各技術(shù)和設(shè)備方已聯(lián)合委托中國林業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)會咨詢服務(wù)部進(jìn)行以下各項咨詢服務(wù)工作:1) 提供聚合木生產(chǎn)預(yù)可研報告資料;2) 組織聚合木技術(shù)培訓(xùn);3) 組織到生產(chǎn)廠、設(shè)備廠參觀;4) 幫助辦理技術(shù)轉(zhuǎn)讓事宜;5) 提供設(shè)備購買的服務(wù);接受咨詢服務(wù)后, 在認(rèn)真研究其可行性的基礎(chǔ)上,如果決定要上此項目,應(yīng)按下列程序進(jìn)行。2.獲取聚合木生產(chǎn)技術(shù),特別是木質(zhì)材料塑化技術(shù)實施權(quán)。這項知識發(fā)明權(quán)屬北京首林科技發(fā)展有限公司及其獨資的內(nèi)蒙古鑲黃旗首林復(fù)合分子材料有限公司以及相關(guān)個人所有,得到發(fā)明人許可才能實施,
37、否則構(gòu)成侵權(quán)。必須3.簽訂反應(yīng)引發(fā)劑購買合同。木質(zhì)材料塑化的關(guān)鍵是反應(yīng)引發(fā)劑,目前只有發(fā)明者獨家生產(chǎn)供應(yīng),為了保證上馬后的生產(chǎn)正常進(jìn)行,必須首先與發(fā)明者簽訂購買合同。4.根據(jù)確定的技術(shù)路線,談判訂購分步式或一步式設(shè)備。其中有些設(shè)備和大量模具屬專利保護(hù)產(chǎn)品,在購買時必須談好相關(guān)技術(shù)實施權(quán)問題。5.進(jìn)行技術(shù)骨干上崗前的培訓(xùn)。第十一講:現(xiàn)在已經(jīng)從事木塑生產(chǎn)的企業(yè)能否轉(zhuǎn)向聚合木生產(chǎn)由于聚合木具有一般木塑制品更優(yōu)良的材性, 比如聚合木可以熱接, 而一般木塑產(chǎn)品不可以熱接。再加上聚合木的成本優(yōu)勢,現(xiàn)在從事木塑生產(chǎn)的企業(yè)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)聚合木是明智的選擇。其實這一轉(zhuǎn)向并不難。 只要取得木質(zhì)材料塑化的技術(shù)實施權(quán), 在
38、木塑生產(chǎn)工藝之前增加木質(zhì)材料塑化工藝,就可以用原設(shè)備,原工藝生產(chǎn)聚合木制品。如果想得到更好的產(chǎn)品和效益,可采用聚合木生設(shè)備特殊處理技術(shù),對原機(jī)械的螺桿等部件進(jìn)行少量改良即可。木塑復(fù)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(jié)、可上漆。同時,它防蟲,防腐,吸水性小,不易變形,不開裂、機(jī)械性能好,具有堅硬、強(qiáng)韌、持久、耐磨、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點。一般來說,木塑復(fù)合材料的硬度較未處理的木材高28 倍,耐磨性高 4 5 倍,甚至比大理石還高。而各種添加劑的應(yīng)用,又賦予它許多特殊的性能, 比如向木塑復(fù)合材料的原料中加入發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡擠出,可以降低產(chǎn)品密度,提高其韌性和抗沖擊性能。此
39、外,它還是一種環(huán)保材料,可回收重復(fù)使用,且原料廉價豐富,它在減少環(huán)境污染、 保護(hù)森林資源、 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有良好的效益,因而它受到了眾多研究者關(guān)注。 20 世紀(jì) 90 年代以來, 北美、歐洲的許多國家對木塑復(fù)合材料已進(jìn)行了大量的研究,近年來國內(nèi)對它的研究也日益增多。同時它的生產(chǎn)和應(yīng)用也得到了迅速增加,北美和歐洲2002 年消費(fèi)的木塑復(fù)合材料達(dá)到68 萬 t,并預(yù)計到 2010 年前將以14%和 19%的速度增長,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期塑料工業(yè)的總體增長率。1 木塑復(fù)合材料的發(fā)展趨勢與成型方法根據(jù)木塑復(fù)合材料的研究與應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展,可以預(yù)計其加工技術(shù)主要有如下發(fā)展趨勢:(1) 原料多樣化; (2)木
40、粉填充量超高化; (3) 設(shè)備工藝專業(yè)化; (4) 產(chǎn)品高檔化。目前其工業(yè)化生產(chǎn)中所采用的主要成型方法有: 擠出成型、 注射成型和熱壓成型。 由于擠出成型加工周期短、 效率高、 成型工藝簡單, 它在工業(yè)化生產(chǎn)中與其它加工方法相比有著更廣泛的應(yīng)用。木塑復(fù)合材料的擠出成型可分為一步法和多步法。 一步法是木塑復(fù)合材料的配混、 脫揮及制品擠出在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。 多步法是木塑復(fù)合材料的配混、 脫揮和制品擠出在不同設(shè)備中完成, 可以先將原料配混制成中間木塑粒料, 然后再擠出加工成制品。 采用一步法時,若脫揮、脫水不佳將使產(chǎn)品因有氣泡而力學(xué)性能大幅度降低; 同時,它要求制品的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。
41、所以,實際加工過程中一步法常常由于木粉含水量高和制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜而受到限制。 目前國內(nèi)外工業(yè)化生產(chǎn)所采用的主要是多步法。 北京化工大學(xué)塑機(jī)所在這方面已進(jìn)行了多年研究,并有多條生產(chǎn)線已投入了工業(yè)化生產(chǎn)。2 需解決的關(guān)鍵問題木塑復(fù)合材料加工的關(guān)鍵技術(shù)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(dá)到共同復(fù)合的力學(xué)性能及其他方面的使用性能, 最終用較低的生產(chǎn)成本生產(chǎn)出具有較高的使用性能的制品。 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界面的相容性;(2) 制品的成型設(shè)備及成型工藝 如何保持穩(wěn)定加料、進(jìn)行有
42、效脫揮、提高木粉在體系中共混分散、設(shè)定合適的擠出溫度及建立足夠的成型壓力保證產(chǎn)品的性能;(3) 成型模具的設(shè)計與冷卻定型技術(shù)。3 成型工藝3.1 材料配方的選擇3.1.1 聚合物的選擇用于木塑復(fù)合材料加工中的塑料可以是熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料如環(huán)氧樹脂。熱塑性塑料如聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)及聚氧乙烯 (PVC) 。但是,由于木纖維熱穩(wěn)定較差,只有加工溫度在 200以下的熱塑性塑料才被廣泛使用,尤其是聚乙烯。塑料聚合物的選擇主要依據(jù)有:聚合物的固有特性、產(chǎn)品需要、原料可得性、成本及對其熟知的程度。如:聚丙烯主要用于汽車制品和日用生活品等,聚氯乙烯 主要用于建筑門窗、鋪蓋板等。
43、此外,塑料的熔體流動速率 (MFI) 對復(fù)合材料性能也有一定影響,在相同加工工藝條件下,樹脂的MFI 較高,木粉的總體浸潤性較好,木粉的的分布也越均勻,而木粉的浸潤性和分布影響復(fù)合材料的機(jī)械性能,尤其是沖擊強(qiáng)度。據(jù)統(tǒng)計,目前市場上仍以 PE 木塑復(fù)合材料為主,大約占 65%。 PVC 木塑復(fù)合材料占 16%左右, PP 木塑復(fù)合材料占 14%左右。3.1.2 添加劑的選擇由于木粉具有較強(qiáng)的吸水性,且極性很強(qiáng),而熱塑性塑料多數(shù)為非極性的,具有疏水性,所以兩者之間的相容性較差, 界面的粘結(jié)力很小, 常需使用適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣砀男跃酆衔锖湍痉鄣谋砻妫?以提高木粉與樹脂之間的界面親和能力。 而且, 高填充
44、量木粉在熔融的熱塑性塑料中分散效果差, 常以某種聚集狀態(tài)的形式存在,使得熔體流動性差,擠出成型加工困難,需加入表面處理劑來改善流動性以利于擠出成型。 同時,塑料基體也需要加入各種助劑來改善其加工性能及其成品的使用性能,提高木粉和聚合物之間的結(jié)合力和復(fù)合材料的機(jī)械性能。3.1.2.1 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑能使塑料與木粉表面之間產(chǎn)生強(qiáng)的界面結(jié)合; 同時能降低木粉的吸水性, 提高木粉與塑料的相容性及分散性, 所以復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯提高。 常用的偶聯(lián)劑主要有: 異氰酸鹽、過氧化異丙苯、鋁酸酯、酞酸酯類、硅烷偶聯(lián)劑、馬來酸酐改性聚丙劑 (MAN-g-PP) 、乙烯 -丙烯酸酯 (EAA) 。一般偶聯(lián)劑的添加
45、量為木粉添加量的 1wt% 8wt% ,如硅烷偶聯(lián)劑可以提高塑料與木粉的粘結(jié)力,改善木粉的分散性,減少吸水性, 而用堿性處理木粉只能改善木粉的分散性, 不能改善木粉的吸水性及其與塑料的粘結(jié)性。 需注意的是馬來酸鹽偶聯(lián)劑與硬脂酸鹽潤滑劑會發(fā)生相斥的反應(yīng),一起使用時導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量降低。3.1.2.2 增塑劑對于一些玻璃化溫度和熔融流動粘度較高的樹脂如硬度PVC ,與木粉進(jìn)行復(fù)合時加工困難,常常需要添加增塑劑來改善其加工性能。增塑劑分子結(jié)構(gòu)中含有極性和非極性兩種基因,在高溫剪切作用下, 它能進(jìn)入聚合物分子鏈中,通過極性基因互相吸引形成均勻穩(wěn)定體系,而它較長的非極性分子的插入減弱了聚合物分子的相互
46、吸引,從而使加工容易進(jìn)行。 在木塑復(fù)合材料中常要加入的增塑劑有:鄰苯二甲酸二丁酯(DOS) 等。如在 PVC木粉復(fù)合材料中,加入增塑劑 DOP 可以降低加工溫度, 減少木粉分解和發(fā)煙, 改善隨著增劑DOP 含量的增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降而斷裂伸長率增加。3.1.2.3 潤滑劑木塑復(fù)合材料常常需要加入潤滑劑來改善熔體的流動性和擠出制品的表面質(zhì)量,所使用的潤滑劑分為內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑。內(nèi)潤滑劑的選擇與所用的基體樹脂有關(guān),它必須與樹脂在高溫下具有很好的相容性, 并產(chǎn)生一定的增塑作用,降低樹脂內(nèi)分子間的內(nèi)聚能, 削弱分子間的相互摩擦, 以達(dá)到降低樹脂熔融粘度、改善熔融流動性的目的。 外潤滑劑在塑料
47、成型加工中實際上起了樹脂與木粉之間界面潤滑的作用,其主要功能是促進(jìn)樹脂粒子的滑動。通常一種潤滑劑往往兼?zhèn)鋬?nèi)、外兩種潤滑性能。潤滑劑對模具、料筒、螺桿的使用壽命,擠出機(jī)的生產(chǎn)能力,生產(chǎn)過程中的能耗,制品表面的光潔度及型材的低溫沖擊性能都有一定的影響。常用的潤滑劑有:硬膽酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂酸鉛、聚乙烯蠟、石蠟、氧化聚乙烯蠟等。美國Struktol公司介紹了許多新的潤滑劑,加用于PVC 木粉復(fù)合材料的 TPW-012 、用于聚烯烴木粉復(fù)合材料的TPW-101 ,與傳統(tǒng)的硬脂酸鋅 /乙撐雙脂肪酸酰胺潤滑劑相比生產(chǎn)率可提高20 25%,TPW-113 潤滑劑中包含了偶聯(lián)劑能明顯
48、改善加工性能; Honeywell 公司的 Optipak300 兼具潤滑劑和偶聯(lián)劑的雙重性能,對于PE、PP 木塑復(fù)合材料既能改善產(chǎn)品性能又能提高產(chǎn)量。3.1.2.4 著色劑在木塑復(fù)合材料使用過程中, 木粉中的可溶劑物質(zhì)易遷移到產(chǎn)品表面, 使產(chǎn)品脫色, 并最終變成灰色。 不同產(chǎn)品在一定使用環(huán)境下, 還會產(chǎn)生黑斑或銹斑。所以, 著色劑在木塑復(fù)合材料生產(chǎn)中也有著較為廣泛的應(yīng)用。 它能使制品有均勻穩(wěn)定的顏色, 且脫色慢。美國 Americhem 公司已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)了多種著色劑,并不斷對其進(jìn)行著改進(jìn)。3.1.2.5 紫外線穩(wěn)定劑紫外線穩(wěn)定劑的應(yīng)用也隨著人們對木塑復(fù)合材料質(zhì)量和耐用性要求的提高得到迅速
49、發(fā)展。能使復(fù)合材料中聚合物不發(fā)生降解或力學(xué)性能下降。常用的有受阻胺類光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑。它3.1.2.6 防菌劑為了使復(fù)合材料能保持良好的外觀和完美的性能, 常常需要加入防菌劑。 防菌劑的選擇要考慮木粉的種類、 添加量、 復(fù)合材料使用環(huán)境中的菌類、產(chǎn)品的含水量等多種因素。 如硼酸鋅可以防腐但不能防藻類。3.1.2.7 發(fā)泡劑木塑復(fù)合材料具有很多優(yōu)點, 但由于樹脂與木粉的復(fù)合, 使其延展性和耐沖擊性降低, 材料脆,密度也比傳統(tǒng)木制品大近 2 倍,限制了它的廣泛使用。 而經(jīng)發(fā)泡后的木塑復(fù)合材料由于存在良好的泡孔結(jié)構(gòu), 可鈍化裂紋尖端并有效阻止裂紋的擴(kuò)張, 從而顯著提高了材料的抗沖擊性能和延展性
50、, 且大大降低了制品的密度。 發(fā)泡劑種類很多, 常用的化學(xué)發(fā)泡劑主要有兩種:吸熱型發(fā)泡劑 (如碳酸氫鈉 NaHCO 。 )和放熱型發(fā)泡劑 (偶氮二甲酰胺 AC) ,其熱分解行為不同, 對聚合物熔體的粘彈性和發(fā)泡形態(tài)有著不同的影響。要根據(jù)制品的使用要求選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑。如,選擇 AC 為 PVC/ 木粉發(fā)泡用的發(fā)泡劑,使用比例為0.5wt%-1wt% 。ReedyIntermational 新生產(chǎn)了專門用于木塑復(fù)合牌號為SAFETCTFPE-504 發(fā)泡劑,它氣體產(chǎn)生率高,用量少,降低了生產(chǎn)成本。3.2 工藝參數(shù)的設(shè)置3.2.1 螺桿轉(zhuǎn)速從固體輸送理論公式和粘性流體輸送理論公式中,可知轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)能力成正比。因此,提高轉(zhuǎn)速可以有效地增加生產(chǎn)能力,但木塑復(fù)合材料擠出加工過程中螺桿轉(zhuǎn)速的增加受到許多限制。比如對于 PVC 木粉復(fù)合材料, PVC 和木粉都是熱敏性的,過高的螺桿轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致物料的降解和糊化。 同時, 螺桿轉(zhuǎn)速還影響著物料的停留時間和擠出壓力。只有在滿足物料的擠出溫度、 剪切強(qiáng)度、 混合質(zhì)量及擠出機(jī)功率限制的前提下,才能最大限度地提高轉(zhuǎn)速以提高生產(chǎn)率。3.2.
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