木塑復(fù)合異型材及擠出模具設(shè)計(jì)

　　在建筑門窗業(yè)內(nèi)，塑料異型材和木材的使用一直處在激烈的競(jìng)爭(zhēng)之中。當(dāng)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(yīng)用領(lǐng)域涉足較早的歐洲國(guó)家，又率先推出將木材纖維和塑料結(jié)合起來(lái)制成的復(fù)合型材，并已經(jīng)在諸多方面成功地實(shí)現(xiàn)了應(yīng)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％，而所制造的門窗強(qiáng)度也能滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　1 木塑復(fù)合材料的物料性能。

　　1.1 木塑復(fù)合原料

　　木粉由軟質(zhì)木材除去樹(shù)皮、樹(shù)節(jié)后經(jīng)機(jī)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(jù)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(jí)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(fù)合粒料。

　　顆粒料根據(jù)不同的型材發(fā)泡要求配置了發(fā)泡及調(diào)節(jié)體系。

　　顆粒料根據(jù)不同的顏色要求，結(jié)合木粉添加量配置了顏料調(diào)節(jié)體系。

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

　　1.2 木塑復(fù)合擠出制品

　　和木材比較：木塑復(fù)合材料經(jīng)擠出工藝的制成品的外觀和質(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(jù)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(dāng)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(fù)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(jié)、明顯色差等。

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

　　此外，擠出制品斷面設(shè)計(jì)靈活，可以設(shè)計(jì)裝飾性強(qiáng)的裝飾結(jié)構(gòu)和各種功能結(jié)構(gòu)。而木制品的功能結(jié)構(gòu)和裝飾結(jié)構(gòu)往往受加工方法的限制。

　　和普通塑料型材比較：木塑復(fù)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(fù)合材料的擠出制品焊接性能較差，基本上不適宜焊接，因此，門窗組裝要采用螺接形式。一方面，可以在現(xiàn)場(chǎng)行施工，給門窗的運(yùn)輸和安裝帶來(lái)很多方便。

　　表1所示數(shù)據(jù)為新加坡工業(yè)鑒定局根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對(duì)木塑復(fù)合型材進(jìn)行測(cè)試的報(bào)告摘錄。

　　表1 木塑復(fù)合型材有關(guān)項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù):
　　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(qiáng)度 BS EN310：1993 28.9N/mm2
　　抗壓強(qiáng)度 BS EN789：1995 12.17N/mm2
　　拉抗強(qiáng)度 BS EN205：1991 850N/mm2
　　拔釘?shù)挚?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(jí)到Ⅲ級(jí)，流動(dòng)逐漸變低。因此，擠出模具的壓縮角和擴(kuò)張角都不宜太大，防止滯料區(qū)的產(chǎn)生與存在。

　　木塑復(fù)合材料在擠出加工過(guò)程中對(duì)溫度的變化相當(dāng)敏感，要求料筒、模頭各區(qū)的溫度有非常嚴(yán)格的控制：一方面各區(qū)溫度要適合發(fā)泡，另一方面溫度的設(shè)置除考慮塑料降解外，還應(yīng)該考慮木粉的炭化。因此對(duì)擠出設(shè)備、模具、工藝條件要求也相對(duì)苛刻。

　　2 制品結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)

　　由于木粉的填入，強(qiáng)度值有一定的下降。因此，對(duì)不同的使用場(chǎng)合，型材壁厚應(yīng)有不同的設(shè)計(jì)。用作室內(nèi)裝飾材料的，如護(hù)墻板、墻角線、踢腳線等，可考慮壁厚較薄，一般壁厚在3－5mm，而用于門窗的型材，則應(yīng)設(shè)計(jì)較大壁厚，通常在5－7mm。

[$page]　　2.2 通常是低發(fā)泡制品

　　根據(jù)使用場(chǎng)合和功能要求的不同，木塑復(fù)合型材的發(fā)泡率有高有低，裝飾型材一般采用相對(duì)較高的發(fā)泡率（600kg/m3左右），用作門窗構(gòu)件的型材則采用較小的發(fā)泡率（800kg/g3左右 ）。結(jié)皮厚度則可以根據(jù)要求通過(guò)工藝在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)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(shù)特殊要求“尖角”的地方還可以做到R0.2以下。但木塑復(fù)合材料型材的圓角達(dá)不到此種要求，一般在R1以上，否則不利于成型。