当木纤与塑料复合材料的共混工艺

木纤与塑料复合材料的共混工艺

木纤与塑料的复合物具有的优点是，这两种不同材料的性能可以被理想地结合在一起（图1）。填充有木粉料（锯木灰）或木纤的开发关键单体、特殊助剂、环保高性能树脂制备成套工程技术和环保高性能表面材料及利用解决方案塑料挤出物到目前为止主要被用在建筑领域，如用于阳台盖5. 内饰设计：内饰以手工制作的皮革装潢和延伸至仪表板全部高度的碳纤维翼为特点板，以及窗户、门和栏杆用到的型材。最为重要的市场是在美国，在2000年约生产出20万吨木塑复合物。全球的年增长率是25%。这些复合物的主要优点是它们设计范围宽、生产无废物和近似木质的外观。

迄今为止，木纤/塑料复合物在注塑中的应用还不常见，尽管它们拥有大量的优点。与残余水分含量和均匀混合有关的质量要求普遍要比在型材挤出中的要求要高，特别是在热流道模具中加工或生产薄壁塑件时。

瑞典的斯堪的纳维亚木纤公司与德国科倍隆公司密切合作，推出了旨在生产粒状木纤/塑料复合物的开发项目，具有注塑所需的高品质。质量主要由两个因素所控制：

◆ 对木纤的加工和木材的种类；

◆ 在双螺杆混炼机中生产复合物过程中的工艺控制。

混炼高档次木纤料

生产出具有良好机械性能的木纤/塑料复合物的一个条件是木纤质量保持优良。注塑粒料用到的木纤必须按质量被归类为技术性纤维。生产的开始材料由经挑选过的粗刨木花组成。能大量获取的锯木屑不符合质量要求。

刨木花在木工厂里被研磨成了技术性木质纤维，具有尽可能大的长度与直径之比值。在研磨过程的末端，木纤通过一个筛，以特定的长度分布按纤维长度被分类。注塑粒料用的木纤长度一般200至400mm之间，在特殊情况下可以达到3000mm。

图二

生产复合物的混炼机

为生产复合料而不断加工木纤之时，有一个需要考虑的重要限制条件 高精度滚珠丝杠：在160℃以上的温度和有氧存在的情况下，会在纤维中出现热氧化，引起发黑，纤维产生机械性损害。因为这种局限性，并根据对不同混炼系统所进行的技术评估结果，科倍隆的双螺杆混炼机被证明是特别适合的。它的主要优点有：

◆ 能够通过螺杆结构和工艺参数来控制能量的引入，这样便可以确保低的加工温度；

◆ 无氧时，在塑料的熔融温度下,由木纤所用去的停留时间极短，仅10至20秒；

◆ 紧密啮合的同向旋转双螺杆有着极佳的混合与分散效果。

在机器制造商的试验车间所进行一系列系统测试，被用来确定适于高档次木纤/塑料复合物加工的最理想螺杆结构和最佳步骤。测试在双螺杆混炼机（ZSK Megavolume）上进行，它有着直径62mm的螺杆，利用了不同的螺杆结构（标题图）。这种混炼机的螺杆螺纹特别深，直径比为1.8，所以有着比ZSK Megacompounder较大的自由体积。这种品牌特别适合于密度极低（0.15kg/dm3）的大体积木纤料。这些试验显示，利用下面描述的工艺，图2所示的装置不仅生产出优质注塑复合物，而且它特别温和地处理纤维。

基础塑料，通常是PP，但有的时候是HDPE，与配方中规定的添加物一起，如粘着剂、紫外线稳定剂、着色剂、抗菌剂或阻燃剂，通过重力测定系统被输送至混炼机的首个外壳，并在第一加工区被熔化。随后，木纤（残余水分含量必须在重量的3%至6%之间，依配方而变）通过重力计量装置和双向喂料装置被直接添加至熔体中。这确保了对纤维的温和处理。木纤带走的气体在大多数情况下能通过装置中的背部排气系统散逸出来。

在第二加工段，木纤被均匀地分散在熔体当中，从而每一点纤维都被塑料熔体完全润湿。接下来的真空排气确保了残余水分和所有其它挥发性成分被回收。接下来一个区段为造粒过程积累了压力。因为木纤/塑料复合物的造粒有着特别的要求，所以出自科倍隆的一套更为先进的造粒系统在工厂试验之后被开发出来。产生出来的极均匀桶状粒（图3）可以在传统注塑机上被加工，不会出现任何问题，生产出干净无条痕的塑件。

依靠装备精良的试验工厂，化合物的性能可以得到优化，在与实际可能碰到的条件相近的条件下做出来的样板的数量可以被检查出来，从而测试其在潜在用途中的适合程度。这意味着感兴趣的顾客能使自己熟悉生产所用的新材料和加工技术。

根据所介绍概念而造出来的机器具有螺杆直径76m以避免破坏实验机m的混炼机，由机器制造商在2003年底交货给斯堪的纳维亚木纤公司（图4）。这种机器能生产重量含量为%的复合物，利用了PP或HDPE作为基层材料。其设计产量为1000kg/hr。一些由其生产出来的木纤/塑料复合物被斯堪的纳维亚木纤公司加工成注塑件，一些就被卖掉。

（待续）