双螺杆挤出木塑

小组成员：汪强

陈智霖

涂航宇

双螺杆挤出木塑板材木塑复合材料英文：wood-plasticcomposites缩写：WPC定义：是一种主要由木材（木纤维素、植物纤维素）为基础材料与热塑性高分子材料（塑料）和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保材料，兼有木材和塑料的性能与特征，能替代木材和塑料的新型复合材料。

PVC木塑

PE木塑

PP木塑定义：宽度尺寸为厚度尺寸2倍以上的锯材叫做板材板材板材薄板厚度为0.2～4mm中板厚度为≤25mm厚板厚度25.0-100.0mm特厚板厚度超过100.0mm※木塑材料功能特点1、防水防潮，耐腐不易虫蛀。根本解决了木制产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题，可以使用到传统木制品不能用到的环境，有效的杜绝虫类骚扰，延长使用寿命，可达50年以上。

防水防潮

2、良好的加工性能。可锯可钉可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。3、良好的强度性能。具有较好的弹性模量具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能

其耐用性明显优于普通木质材料，表面硬度高，一般是木材的2至5倍外墙装饰采用的是木塑复合材料，表面鳞状物就是由木塑复合材料组成。4、绿色环保变废为宝，并可100%回收再生产。可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。2010年上海世博会芬兰馆“冰壶”木塑材料的研究已经有80余年的历史，但一直未能工业化生产，大约15年前才少量用于低附加值的吸声制品。由于环保观念的增强，美国建筑工业一直寻找像木材一样的替代材料，而韩国和日本的纸、木材加工厂也在寻找锯木粉、废木屑等的利用场所，这一切都推动和加速了木塑复合材料挤出技术的研究和应用开发。目前木塑复合材料制成板材的生产工艺有以下四种：木塑板材生产工艺1、连续挤出成型工艺

2、热压成型工艺

3、挤压成型工艺

4、注射成型工艺

连续挤出成型工艺这种成型工艺是采用传统的塑料制品挤出生产工艺。热压成型工艺此工艺可生产一定规格的不连续板材，加工工艺类似于中密度纤维板的成型工艺。挤压成型工艺挤出机和压机联用的一种挤出和加压的同步工艺，其成型的板材长度要大于热压成型的板材，制品综合性能优于挤出工艺的板材制品。注射成型工艺这种成型工艺是将原料加热到固化状态然后经压力由注塑机注入到模具，从而得到产品。

目前应用较广、技术最为成熟的是挤出成型工艺。

挤出设备单螺杆挤出机双螺杆挤出机同向平行双螺杆挤出机异向平行双螺杆挤出机异向锥型双螺杆挤出机串联式磨盘螺杆挤出机单螺杆挤出机平行双螺杆挤出机异向双螺杆挤出机异向锥型双螺杆挤出机串联式磨盘螺杆挤出机双螺杆挤出成型工艺1、一步法挤出成型工艺

指在生产木塑复合材料的过程中，不经过中间造粒阶段，直接将处理过的木质纤维原料、热塑性树脂及其他助剂加入到挤出机中，实现脱辉、混合、塑化和挤出成型在一个或一组设备内连续完成。优点：连续化生产，效率高，生产成本低，市场竞争力强。设备：异向平行双螺杆挤出机、同向旋转平行双螺杆挤出机和单螺杆挤出机组成的双阶机组2、两步法挤出成型工艺

相对一步法挤出成型工艺操作简单，可以先混合造粒，然后再挤出木塑复合材料制品。是现今企业最常用的成型工艺方法。它包括两个工艺流程：混炼造粒和挤出成型。混炼造粒的挤出设备：同向旋转平行双螺杆挤出机和锥型双螺杆挤出机两步法挤出成型设备：异向旋转平行双螺杆挤出机和锥型双螺杆挤出机挤出流程1、原材料的选择木塑复合材料的基本配方材料明细影响基料

PE、PP、PVC、PS等基料选用的不同是木塑制品挤出中最大的区别，主要体现在可回收性、物理性能、外观质量、加工工艺、成型断面收缩等方面纤维木粉、植物秸秆分、植物种壳、竹粉等在木塑制品挤压中起到增强及降低成本的作用，它的质量的稳定性是保障木塑挤出制品质量稳定的最大因素添加剂

偶联剂、润滑剂、光稳定剂、抗菌剂、吸水剂、化学发泡剂等

偶联剂提高强度，润滑剂改善表观质量，光稳定剂减缓室外变色，抗菌剂减少细菌增殖，吸水剂降低吸水变形，化学发泡剂降低密度及成本2、原材料的预处理

原料预处理的目的在于使原料状态和性质能够复合工艺设备要求，同时改善木质纤维/塑料的界面结合，从而获得质量稳定的产品。但是此工序较繁琐，现在已有厂家通过改善挤出机及偶联剂省去此工序。3、原料的混合将木粉、木纤维作为填料或增强材料添加到热塑性塑料基体中，同时还要添加必要的助剂来改善复合材料的加工性能和使用性能，又称作预混合或初混合4、双螺杆挤出成型

木塑板材挤出生产示意图

双螺杆挤出木塑板材原理相似于普通塑料的挤出（1）啮合型同向双螺杆挤出机：由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆转到另一根螺杆，呈“∞”形前进。由于啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，因此具有很高的剪切速度，有很好的自洁作用，即能刮去粘附在螺杆上的任何积料，从而使物料的停留时间很短，所以啮合型同向双螺杆挤出机主要多用于混炼和造粒（2）啮合型异向旋转双螺杆挤出机。（3）非啮合异向旋转双螺杆挤出机：应用比啮合型少，其工作机理不同于啮合型，但类似于单螺杆挤出机，即靠摩擦、粘性拖曳输送物料。（4）锥形双螺杆挤出机与平行啮合异向旋转双螺杆挤出机相比，由两螺杆及机筒形成的一系列C形室的体积由加料段至出料段逐渐减小，在加料段可以加入体积较大的粉状物料，随着螺杆变小，物料得到压缩，熔融。在出料段，因螺杆直径小，螺杆圆周速度小，故物料在这里承受的剪切速率较低，产生的摩擦热也小，适合加工热敏性物料几种挤出设备加工性能的比较设备类型优点缺点同向旋转平行双螺杆挤出机积木式螺杆设计，分散、分布混合能力好；功率高，产量高正位移输送能力低，建压能力较低；高转速，不适合对剪切敏感产品的加工异向旋转平行双螺杆挤出机螺杆转速低，适合于对剪切敏感产品的加工；正位移输送，建压能力强功率低，产量低，分散、分布混合能力较差锥型双螺杆挤出机计量段剪切速率小，适合于加工对剪切敏感的产品；具有良好的加料特性产量低，分散、分布混合能力较差串联式磨盘螺杆挤出机适合高转矩，大功率挤出；建压能力强；组合式磨盘螺杆结构，分散、混合性能卓越加料特性较差单螺杆挤出机设备成本低；低剪切速率有利于低温挤出加料特性较差；分散、分布混合能力较差木塑复合材料的挤出机理与普通塑料的区别在于木塑复合材料的流动性和加工性差，混炼和挤出成型难度大。因此为了适应这种特性，需要修改模具设计参数。5、模具设计（1）口模的设计口模是和挤出机接口相连的部件，其主要作用是使熔融物料由旋转运动变为直线运动，产生必要的成型压力，成型出所需截面形状的制品。木塑复合材料模具除以上作用外，还必须在模具的平直段以前给熔融物料提供足够的压力，以保证物料在挤出机、合流芯、机头等模具入口部分不发泡，在口模出口部分将机头压力缓慢释放，出口模前在成核剂周围形成均匀的微泡。（2）定型模的设计型材定型优先干湿定型结合方式，干式定型部分就是通常所说的定型模，湿定型部分则是指水箱6、参数控制1、温度（1）机筒温度为避免温度过高造成木质复合材料降解，甚至烧焦，一般情况下温度不要高于190℃（2）机头温度温度过高熔体粘度小，机头压力小挤出制品表面粗糙，强度差，物料不成型，生产不连续温度过低熔体粘度大，流动困难料流过早冷却固化，不能充满机头流道，难以挤出成型（3）、机头压力

机头压力的大小决定着被挤出木塑型材是否密实（4）、挤出速度

挤出速度过快会产生较高摩擦热，使物料温度升高，得不到充分冷却而弯曲变形，挤出速度过慢则延长了物料在机筒内的受热时间，影响木塑产品力学性能，甚至分解。实验表明，12r/min能获得较好质量产品（5）、模具温度

影响制品表面光滑情况以及制品的内应力大小（6）、定型与冷却从口模出来的木塑复合材料还有一定的塑形变形能力，需要定型与冷却来提高质量（7）、牵引速度牵引速度应与木塑型材的挤出速度相匹配，它直接影响着木塑材料壁厚、尺寸公差、外观质量和性能7、存在的问题1、配方方面由于不易入手，且厂家交流也少，会有一些良莠不齐，不过现在也有不少学术研究专门对木塑制品配方进行研究2、主机方面木塑市场炙手可热，出于成本考虑，很多厂家直接用挤出PVC异型材挤出机挤出木塑板材，使得产品质量低，没有专门用于木塑板材的挤出机3、辅机方面木塑挤出无牵引，无法消除后续加工时产生的阻力，故不能消除在线后续加工，降低了生产效率，增加成本4、应用范围有待拓展目前的木塑挤出制品应用范围还比较窄，大多属于低附加值产品范围，如何扩大应用范围及提高附加值是个值得解决的问题8、市场前景据统计，我国城市人口每年产生的废旧塑料达2400～2800kt，每年由于木材加工余下的废弃木粉量达数百万吨，其他天然纤维如稻糠等的产量上千万吨，这些资源如能得到有效开发和利用，价值可观。在国家循环经济政策的鼓励和企业潜在效益需求的双重推动下全国性“木塑热”逐渐兴起我国的天然木材资源