木塑復合材料的共混技術(shù)
木塑復合材料具有的優(yōu)點(diǎn)是,這兩種不同材料的性能可以被理想地結合在一起。填充有木粉料(鋸木灰)或木纖的塑料擠出物到目前為止主要被用在建筑領(lǐng)域,如用于陽(yáng)臺蓋板,以及窗戶(hù)、門(mén)和欄桿用到的型材。最為重要的市場(chǎng)是在美國,在2000年約生產(chǎn)出20萬(wàn)噸木塑復合物。全球的年增長(cháng)率是25%。這些復合物的主要優(yōu)點(diǎn)是它們設計范圍寬、生產(chǎn)無(wú)廢物和近似木質(zhì)的外觀(guān)。
迄今為止,木纖/塑料復合物在注塑中的應用還不常見(jiàn),盡管它們擁有大量的優(yōu)點(diǎn)。與殘余水分含量和均勻混合有關(guān)的質(zhì)量要求普遍要比在型材擠出中的要求要高,特別是在熱流道模具中加工或生產(chǎn)薄壁塑件時(shí)。
瑞典的斯堪的納維亞木纖公司與德國科倍隆公司密切合作,推出了旨在生產(chǎn)粒狀木纖/塑料復合物的開(kāi)發(fā)項目,具有注塑所需的高品質(zhì)。質(zhì)量主要由兩個(gè)因素所控制:
對木纖的加工和木材的種類(lèi);在雙螺桿混煉機中生產(chǎn)復合物過(guò)程中的工藝控制?;鞜捀邫n次木纖料生產(chǎn)出具有良好機械性能的木纖/塑料復合物的一個(gè)條件是木纖質(zhì)量保持優(yōu)良。注塑粒料用到的木纖必須按質(zhì)量被歸類(lèi)為技術(shù)性纖維。生產(chǎn)的開(kāi)始材料由經(jīng)挑選過(guò)的粗刨木花組成。能大量獲取的鋸木屑不符合質(zhì)量要求。
刨木花在木工廠(chǎng)里被研磨成了技術(shù)性木質(zhì)纖維,具有盡可能大的長(cháng)度與直徑之比值。在研磨過(guò)程的末端,木纖通過(guò)一個(gè)篩網(wǎng),以特定的長(cháng)度分布按纖維長(cháng)度被分類(lèi)。注塑粒料用的木纖長(cháng)度一般200至400mm之間,在特殊情況下可以達到3000mm。
生產(chǎn)復合物的混煉機
為生產(chǎn)復合料而不斷加工木纖之時(shí),有一個(gè)需要考慮的重要限制條件:在160℃以上的溫度和有氧存在的情況下,會(huì )在纖維中出現熱氧化,引起發(fā)黑,纖維產(chǎn)生機械性損害。因為這種局限性,并根據對不同混煉系統所進(jìn)行的技術(shù)評估結果,科倍隆的雙螺桿混煉機被證明是特別適合的。它的主要優(yōu)點(diǎn)有:能夠通過(guò)螺桿結構和工藝參數來(lái)控制能量的引入,這樣便可以確保低的加工溫度;無(wú)氧時(shí),在塑料的熔融溫度下,由木纖所用去的停留時(shí)間極短,僅10至20秒;緊密?chē)Ш系耐蛐D雙螺桿有著(zhù)極佳的混合與分散效果。在機器制造商的試驗車(chē)間所進(jìn)行一系列系統測試,被用來(lái)確定適于高檔次木纖/塑料復合物加工的最理想螺桿結構和最佳步驟。測試在雙螺桿混煉機(ZSKMegavolume)上進(jìn)行,它有著(zhù)直徑62mm的螺桿,利用了不同的螺桿結構。這種混煉機的螺桿螺紋特別深,直徑比為1.8,所以有著(zhù)比ZSKMegacompounder較大的自由體積。這種品牌特別適合于密度極低(0.15kg/dm3)的大體積木纖料。這些試驗顯示,利用下面描述的工藝,圖2所示的裝置不僅生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)注塑復合物,而且它特別溫和地處理纖維。
基礎塑料,通常是PP,但有的時(shí)候是HDPE,與配方中規定的添加物一起,如粘著(zhù)劑、紫外線(xiàn)穩定劑、著(zhù)色劑、抗菌劑或阻燃劑,通過(guò)重力測定系統被輸送至混煉機的首個(gè)外殼,并在第一加工區被熔化。隨后,木纖(殘余水分含量必須在重量的3%至6%之間,依配方而變)通過(guò)重力計量裝置和雙向喂料裝置被直接添加至熔體中。這確保了對纖維的溫和處理。木纖帶走的氣體在大多數情況下能通過(guò)裝置中的背部排氣系統散逸出來(lái)。
在第二加工段,木纖被均勻地分散在熔體當中,從而每一點(diǎn)纖維都被塑料熔體完全潤濕。接下來(lái)的真空排氣確保了殘余水分和所有其它揮發(fā)性成分被回收。接下來(lái)一個(gè)區段為造粒過(guò)程積累了壓力。因為木纖/塑料復合物的造粒有著(zhù)特別的要求,所以出自科倍隆的一套更為先進(jìn)的造粒系統在工廠(chǎng)試驗之后被開(kāi)發(fā)出來(lái)。產(chǎn)生出來(lái)的極均勻桶狀??梢栽趥鹘y注塑機上被加工,不會(huì )出現任何問(wèn)題,生產(chǎn)出干凈無(wú)條痕的塑件。
依靠裝備精良的試驗工廠(chǎng),化合物的性能可以得到優(yōu)化,在與實(shí)際可能碰到的條件相近的條件下做出來(lái)的樣板的數量可以被檢查出來(lái),從而測試其在潛在用途中的適合程度。這意味著(zhù)感興趣的顧客能使自己熟悉生產(chǎn)所用的新材料和加工技術(shù)。
根據所介紹概念而造出來(lái)的機器具有螺桿直徑76mm的混煉機,由機器制造商在2003年底交貨給斯堪的納維亞木纖公司。這種機器能生產(chǎn)重量含量為40-70%的復合物,利用了PP或HDPE作為基層材料。其設計產(chǎn)量為1000kg/hr。一些由其生產(chǎn)出來(lái)的木纖/塑料復合物被斯堪的納維亞木纖公司加工成注塑件,一些就被賣(mài)掉。
- 上一篇:木塑復合異型材及擠出模具設計 2014/6/20
- 下一篇:逆向擠出在木塑異型材擠出口模設計中的應用 2014/6/20