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塑木復(fù)合材料的原料配混和生產(chǎn)加工介紹
塑木材料(包括制品)的制備過(guò)程對(duì)其性能影響很大,研究表明:不合適的加工會(huì)引起不良的纖維分散和浸潤(rùn),而過(guò)分的配混則會(huì)使纖維嚴(yán)重破損,兩者都會(huì)降低塑木材料的力學(xué)性能。另外,要防止過(guò)分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問(wèn)題,一步法連續(xù)工藝若脫揮(主要脫水)不佳將影響工藝的連續(xù)性,并使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前,主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī),可分為同向平行雙螺桿擠出機(jī)和導(dǎo)向錐型雙螺桿擠出機(jī)。
同向平行雙螺桿擠出機(jī)
塑木材料加工業(yè)稱(chēng)同向平行雙螺桿擠出機(jī)為高速、高能耗“配混”型設(shè)備,一般為組合式螺桿,可調(diào)節(jié)螺桿長(zhǎng)徑比和構(gòu)型(捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法),靈活設(shè)置脫氣口,可以直接加工木粉或植物纖維,完成木粉干燥后與熔融的樹(shù)脂混合再連續(xù)擠出,即木粉干燥和樹(shù)脂熔融分開(kāi)進(jìn)行,因此往往是由雙階擠出機(jī)組成。但一般要求廢木屑含水量為4%~7%。這種工藝要求有大量符合水含量要求的木粉,并在嚴(yán)格條件下運(yùn)輸和貯存,這種雙階擠出機(jī)稱(chēng)之為“木材用擠出機(jī)”。與此相類(lèi)似的方法還有用含水6%~8%木粉加入擠出機(jī)主料口,擠出機(jī)前段作為脫水、脫揮裝置,然后通過(guò)側(cè)加料器加入塑料樹(shù)脂、添加劑,因此擠出機(jī)相對(duì)長(zhǎng),長(zhǎng)徑比(L/D)可達(dá)44~48,其中2/3用于除水和脫揮。
美國(guó)Andex公司在塑術(shù)復(fù)合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居地位,已經(jīng)進(jìn)行了近10年的工作,已在美國(guó)、加拿大、日本獲得了8個(gè)許可證,并與18家以上歐洲的潛在用戶(hù)洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的技術(shù),美國(guó)Davis-Standard、KruppW&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機(jī)。
異向錐型雙螺桿擠出機(jī)
與“配混”型設(shè)備比,異向錐型雙螺桿機(jī)被稱(chēng)之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備,非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機(jī)比,為適應(yīng)熱敏樹(shù)脂加工需要,要求螺桿設(shè)計(jì)適應(yīng)較寬的加工范圍,對(duì)木纖維的切斷作用少,樹(shù)脂少時(shí)仍能均勻分散并與物料*熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大,加料區(qū)體積比常規(guī)型號(hào)要大、要長(zhǎng)。若木粉、植物纖維加入量大,熔融樹(shù)脂剛性大,還要求耐高背壓齒輪箱,采用壓縮和熔融快、計(jì)量段短的螺桿,以確保木纖維停留時(shí)間短,防止其斷裂和劣化。
這種設(shè)備的主要生產(chǎn)廠商為Cincinatti Milacron公司,包括在美國(guó)的Extrusion Tek Milacron公司,在德國(guó)的SMC公司Cincinatti分公司。據(jù)稱(chēng),前者在塑術(shù)復(fù)合材料擠出機(jī)設(shè)計(jì)和工程化方面很有經(jīng)驗(yàn),實(shí)際投放使用的設(shè)備已超過(guò)100臺(tái),擁有世界zui大的機(jī)型,加工能力為770千克/小時(shí);后者已公開(kāi)展示其塑術(shù)復(fù)合材料用錐型雙螺桿擠出機(jī)“Titan”系列產(chǎn)品。
另外,意大利Bausano公司和ICMA San Giorgio公司在20世紀(jì)70年代便開(kāi)始從事木粉填充塑料配混料加工設(shè)備工作,并用異向錐型雙螺桿機(jī)生產(chǎn)50%木粉和50%PP的熱成型板材。
除此之外,德國(guó)SMS塑料技術(shù)分公司Battenfeld公司曾在德國(guó)的K2001展覽會(huì)上,展出了塑木材料加工用新的設(shè)備組合方法:組合兩臺(tái)行星滾輪式擠出機(jī)(或其中一臺(tái)為雙螺桿擠出機(jī)),即從一臺(tái)行星滾輪式擠出機(jī)出料到下一臺(tái)行星滾輪式擠出機(jī)(或雙螺桿機(jī)),利用行星滾輪式擠出機(jī)有效地控制冷卻作用。
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