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摘 要：介紹了木塑復合料在門(mén)窗用塑 料異型材等 方面的應用前景，結合本公司對該類(lèi)型材擠出模具的開(kāi)發(fā)，分析了該類(lèi)模具的設計要點(diǎn)。 
關(guān)鍵詞：木塑復合；型材；結皮發(fā)泡；擠出模具 

在建筑門(mén)窗業(yè)內，塑料異型材和木材的使用一直處在激烈的競爭之中。當優(yōu)質(zhì)木制產(chǎn)品越來(lái)越受到人們青睞，原木產(chǎn)品在都市越來(lái)越流行的時(shí)候，森林消失的速度也越來(lái)越快。塑料異型材行業(yè)的發(fā)展，在很大程度上取代了木制門(mén)窗，卻又帶來(lái)一些無(wú)法回避的缺憾，如塑料型材的質(zhì)感和顏色等。在塑料型材的研究和應用領(lǐng)域涉足較早的歐洲國家，又率先推出將木材纖維和塑料結合起來(lái)制成的復合型材，并已經(jīng)在諸多方面成功地實(shí)現了應用。 

近年來(lái)，新加坡一家公司已成功地將木材纖維填充量提高50％，而所制造的門(mén)窗強度也能滿(mǎn)足有關(guān)標準要求。 

1 木塑復合材料的物料性能。 

1.1 木塑復合原料 

木粉由軟質(zhì)木材除去樹(shù)皮、樹(shù)節后經(jīng)機械粉碎、研磨而得。主要是使用木制品加工行業(yè)生產(chǎn)中的邊角余斜和木屑。其顏色根據樹(shù)種配比不同而不同，有白色、淡褐色至褐色等不同品種。按粒度一般分為4個(gè)等級15－30目、30－50目、50－80目和80目以上。木粉制備后，將樹(shù)脂、木粉和其它助劑按一定的體系和配比混合經(jīng)塑煉和造粒即可獲得木塑復合粒料。 
顆粒料根據不同的型材發(fā)泡要求配置了發(fā)泡及調節體系。 

顆粒料根據不同的顏色要求，結合木粉添加量配置了顏料調節體系。 

造粒的成品原料根據木粉的填充量分成三個(gè)等級：Ⅰ級含木粉30％（質(zhì)量組分），Ⅱ級40％，Ⅲ級50％。 

1.2 木塑復合擠出制品 

和木材比較：木塑復合材料經(jīng)擠出工藝的制成品的外觀(guān)和質(zhì)感酷似木材，并具有和木材一樣的加工性能、施工性能。制品密度在600－1000kg/m3之間，根據木纖維填充量的多少和發(fā)泡率的高低有所不同，一般在600－800kg/m3左右，和木材相當接近。含水量約為2％，而木材的含水量在12％－13％之間，與原木相比木塑復合型材具有更好的抗水、抗腐蝕等功能。此外，還不存在木材自然的缺陷，如龜裂、翹曲、疤結、明顯色差等。 

除機械的、理化的損傷外，木制門(mén)窗還有一個(gè)致合的弱點(diǎn)，那就是蟲(chóng)害的損傷，如白蟻、蠹蟲(chóng)等害蟲(chóng)的侵害。而木塑復合型材含有多種化學(xué)制劑，可以抵御蟲(chóng)害。 

此外，擠出制品斷面設計靈活，可以設計裝飾性強的裝飾結構和各種功能結構。而木制品的功能結構和裝飾結構往往受加工方法的限制。 

和普通塑料型材比較：木塑復合材料具有普通塑料型材的絕大部分優(yōu)點(diǎn)，如阻燃、抗老化等，同時(shí)又具有普通塑料型材不能替代的其它優(yōu)點(diǎn)，如色澤、質(zhì)感重量輕等品質(zhì)性能，可釘、可鉆、可鋸、可刨、可上油漆、可粘接等加工性能。 

木塑復合材料的擠出制品焊接性能較差，基本上不適宜焊接，因此，門(mén)窗組裝要采用螺接形式。一方面，可以在現場(chǎng)行施工，給門(mén)窗的運輸和安裝帶來(lái)很多方便。 

表1所示數據為新加坡工業(yè)鑒定局根據英國標準規定的方法對木塑復合型材進(jìn)行測試的報告摘錄。 

表1 木塑復合型材有關(guān)項目測試數據: 
密 度 BS EN232：1993 669.4kg/m3 
含水率 BS EN322：1993 2% 
吸水率 BS 5669：1979 2.38% 
彎曲強度 BS EN310：1993 28.9N/mm2 
抗壓強度 BS EN789：1995 12.17N/mm2 
拉抗強度 BS EN205：1991 850N/mm2 
拔釘抵抗 BS 6948：1989 48.36N 

1.3 擠出加工性能 

由于木粉的加入，熔融物料的流動(dòng)性能較UPVC材料大大降低，從Ⅰ級到Ⅲ級，流動(dòng)逐漸變低。因此，擠出模具的壓縮角和擴張角都不宜太大，防止滯料區的產(chǎn)生與存在。 
木塑復合材料在擠出加工過(guò)程中對溫度的變化相當敏感，要求料筒、模頭各區的溫度有非常嚴格的控制：一方面各區溫度要適合發(fā)泡，另一方面溫度的設置除考慮塑料降解外，還應該考慮木粉的炭化。因此對擠出設備、模具、工藝條件要求也相對苛刻。 

2 制品結構及工藝特點(diǎn) 

由于木粉的填入，強度值有一定的下降。因此，對不同的使用場(chǎng)合，型材壁厚應有不同的設計。用作室內裝飾材料的，如護墻板、墻角線(xiàn)、踢腳線(xiàn)等，可考慮壁厚較薄，一般壁厚在3－5mm，而用于門(mén)窗的型材，則應設計較大壁厚，通常在5－7mm。 

2.2 通常是低發(fā)泡制品 

根據使用場(chǎng)合和功能要求的不同，木塑復合型材的發(fā)泡率有高有低，裝飾型材一般采用相對較高的發(fā)泡率（600kg/m3左右），用作門(mén)窗構件的型材則采用較小的發(fā)泡率（800kg/g3左右 ）。結皮厚度則可以根據要求通過(guò)工藝在一定范圍內進(jìn)行調整。 

2.3 過(guò)渡圓角大 

普通型材圓角半徑可小至0.3－0.5，少數特殊要求“尖角”的地方還可以做到R0.2以下。但木塑復合材料型材的圓角達不到此種要求，一般在R1以上，否則不利于成型。 

2.4 內筋的設置不同 

普通PVC型材斷面設計中，內筋設置是為了加強或用來(lái)分隔功能腔室，分隔功能腔的內筋往往很長(cháng)。對于木塑復合型材，則應盡量避免長(cháng)的內筋。在不影響使用功能的情況下，盡可能使用開(kāi)放結構。 

3 模具設計要點(diǎn) 

基于上述物料性和制品特點(diǎn)分析，結合我公司對該類(lèi)模具的開(kāi)發(fā)試制的成功經(jīng)驗，木塑復合異型材模具設計的要點(diǎn)如下： 

基于木塑復合物料對溫度敏感性，模具應采用較大的結構尺寸，以增加熱容量，使整個(gè)擠出機頭的溫度穩定性得以加強。 

機頭擠出方向的尺寸盡量取小，縮短物料在機頭中經(jīng)過(guò)的時(shí)間，結合發(fā)泡的要求選較小的穩定段長(cháng)度，一般為口模間隙的10－15倍 

取較大的壓縮比以增加模具壓力。保證有足夠的熔體強度，以利于發(fā)泡。一般情況下，木塑復合發(fā)泡型材壓縮在6－10。 

盡量不要使用阻流塊等結構來(lái)調整流道截面上各處的流量，各個(gè)局部流量的平衡要依靠流道尺寸變化來(lái)調節。 

在結構強度足夠的情況下，盡量減少支架筋的數量。同時(shí)應該設計足夠長(cháng)度的匯料段，使物料在壓縮之前充分融合。 

盡量不要采用內流道。對長(cháng)內筋非采用獨立供料不可時(shí)，要考慮獨立流道有足夠大的截面積。獨立供料流道的壓縮比應比主流道的壓縮比小，約為87％。 

由于壁厚較大、導熱系數小，型材內部熱量不容易傳出，因此，冷卻定型部分應考慮加熱交換速度，并增加有效冷卻時(shí)間。根據經(jīng)驗，壁厚6mm左右的型材，除干式定型外，需要6m長(cháng)的水浸式冷卻，才能冷卻充分。 

4 結束語(yǔ) 

木塑復合型材的斷面設計、工藝設計、模具設計有許多不同于PVC低發(fā)泡型材的特點(diǎn)。由于木塑復合型材有著(zhù)與塑料型材和木材不可比擬的優(yōu)勢，是具有廣泛前景的應用方向。