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新型生态木塑高分子微发泡型材的研发与应用

一:背景及特性

      国内部分厂家大多以引进德国、奥地利和意大利的微发泡板材双螺杆挤出机生产线为主,经过国内厂家的大量改进和研究,近几年在国内以成熟开发出适合国内生产的单、双螺杆挤出机,在配方上也随着国外产品的进入,给配方助剂提供了很好的选择空间,使产品质量比国外提高了一大步。但由于国内受制品的下游产品及配件的开发力度影响,再加上国内人们对环保意识的不足,对制品表面处理技术的改进,品种多样化等问题,是国内大多数引进设备的厂家未达到预期目的。在上海嘉好、昆山鸿云翔、辽宁阜新和精诚模具等设备公司技术人员的大力支持下,通过一年的研发努力和试验,研发出了从原料配方组成、混合改性、造粒和制品微发泡成型等适应于生态高分子木塑材料的工业化生产的工艺路线和配方体系。同时可根据不同的应用领域生产不同规格的木塑制品

      目前国家将化学建材大致分为四大类:一类是塑钢门窗;二类是各种塑料管材、管件;三类是各种室内装饰材料及各种防水材料、四类是建筑模板

其中室内装饰材料主要指的就是极具发展潜力的高分子木塑微发泡型材。近年来国内已有很多厂家在消化吸收国外微发泡生产技术和设备,已经初步研究出高分子木塑微发泡生产设备,大多已经开发出双螺杆生产挤出流水线,可以用于生产加工宽幅的高分子生态木塑微发泡板材和发泡管材

    结合我国国情,开发出的一步法高分子木塑微发泡单双螺杆挤出流水线配套的微发泡专用模具和配方工艺技术,该生产流水线特别适合加工中小规格的型材,包括各种室内外装饰材料和其他化学建材,该项目具有投资少、见效快、技术易掌握、产品仿真度高、质优价廉、品种繁多等优点。
    随着人们对环境保护意识的加强,该项目会很快在全国得到推广应用。国内市场需求合成木材不仅可以部分替代木材,而且其潜在的社会需求是很大的,目前合成木材尚未得到广泛应用,但不久的将来人们会逐渐认识,必将会在市场大放异彩。

    制品分类和成型工艺特点是在原有的硬质PVC微发泡成型工艺(自由发泡和结皮发泡(又称CELUKA发泡)的技术基础上进行研发和改造,使其挤出工艺适合PE、PP、PVC、木粉、碳酸钙等高分子复合材料的微发泡成型工艺的要求。其产品的各种力学性能和物理表征都优于目前市场上的类似产品。具有隔音、吸音、隔热、保温、阻燃、防潮、防霉、防震、不吸水等功能。且产品经耐候配方制成后,其色泽可长久不变,不易老化。质轻,储运、施工方便,使用一般木材加工工具即可施工;可进行钻、锯、钉、刨、粘等加工;同时适用于热成型,加热弯曲及折叠加工;可根据一般焊接程序焊接,亦可与其它高分子材料粘接;产品表面光滑,可印刷。

       可广泛的应用于应用于客车、火车车厢顶棚、箱体芯层、新型门材、内部装潢用板(厨卫)、建筑物外墙板、建筑模板、内装饰用板、办公用品、住宅、公共场所建筑物隔间,商用装饰架、无尘室用板、吊顶板、网板印刷、电脑刻字、广告标示、展板、标志用板相册板等行业及化工防腐工程、热成型件、冷库用板、特殊保冷工程、环保用板模、运动器材、养殖用材、海滨防潮设施、耐水材料、美工材料及各种轻便隔板(代替玻璃天棚)等领域。

       二:工艺技术特征

      发泡是整个微发泡制品挤出工艺中的关键,它与助剂如何加入无关,而与复合材料的熔体的粘度和弹性发泡剂的发气量及发泡剂与熔体的相互作用有关。自由发泡的特点是:物料从机头挤出后自由膨胀,制品密度较小,一般在0.45g/cm3-0.85g/cm3之间,制品表面呈现哑光,表面硬度较小,大多数用作非结构性装饰材料,如木线类制品。

      结皮发泡的特点是:物料自机头口模挤出后立即使其外边面经受强冷,从而抑制了表面泡孔的形成,同时进行定型处理,防止截面增加,这样使制品表面形成了一层厚度在 0.5mm-0.8mm的硬皮,机头口模设计有型芯,使物料向型坯挤出口模后芯部产生的空间发泡膨胀,制品密度一般在0.45g/cm3-0.85g/cm3,制品表面具有较高的硬度,因此其应用范围相当广泛。

      三:微发泡新型材料的特性

      特点是在树脂塑料原料中添加30-50%的木质纤维填料(木粉)或无机矿物填料及各种加工助剂如稳定剂、改性剂、润滑剂、发泡剂等,利用高速混合机混合后,经专用造粒挤出机制备成不同规格及等级的木塑颗粒,最后使用成型挤出机、模具及不同工艺生产各种形状的高分子生态木塑复合微发泡装饰型材。其关键技术是保证木质粉料较高填充量,以达到制品有较低的生产成本和较高的使用性能,同时由于对木粉进行了表面处理,使其能被塑胶树脂很好地润湿,达到最佳结合界面。

高分子木粉复合材料发展很快,以其高韧性、成本低等优势正逐步取代传统的木质品。但聚氯乙烯与木粉复合后,其延展性和耐冲击性降低,材料脆性大,密度也比传统木质品高出近2倍,这些因素限制了它的广泛使用。为了消除上述缺点,通常采用添加冲击改性剂的方法提高其冲击性能,但这种方式对改善制品的延展性和降低密度几乎无效。经微发泡技术发泡后的复合材料由于存在良好的泡孔结构,可钝化裂纹尖端并有效阻止裂纹的扩张,从而显著提高材料的抗冲击性能和延展性,而且大大降低了制品的密度。挤出微发泡法以其成本低、效率高、耗时短和易于实现工业化等优点,成为成型发泡塑料的主要方法。
     复合挤出微发泡制品,兼有木材和塑料的优良特性。制品达到了真正仿木的效果。生产成本也低于木制品,它的出现将给木制品行业带来了一场革命,特别是在资源紧缺、原料价格飞涨的今天,它给塑料加工行业带来了新的生机。其特点如下:
     1、具有防水性
     木材本身的吸水性高达8-10%,但木粉经过表面处理后,表面形成一层高分子膜,同时木粉也被高分子材料紧密包覆,经检测结果表明本材料的吸水率小于2%,具有一定的防水性能。
     2、具有阻燃性
    在复合材料体系中添加一定比例的PVC材料和阻燃材料,使制品具有很好的阻燃特性;材料的氧指数高达35以上。并且最大限度的解决了PVC制品燃烧时的不良缺点。
    3、防霉性能好
    因为木粉经过表面处理,同时被高分子材料包覆,缺少霉菌滋生的环境。同时木粉在处理过程中,表面吸附了防霉剂,也提高了产品的防霉性能。
    4、木质感强
    因为在本材料中木粉含量可达30-50%,同时通过微发泡,制品密度可控制在0.6-1.0g/cm之间,与木材的密度非常接近,内部组织较为疏松,具有天然木质感。可调配各种颜色及形状,免除色差烦恼。
    5、实用性强
    具备实木所有的安全性能:可钉、可刨、可上漆(可选择免漆)。尤其适宜规模化、工厂化快速装修,快捷方便。
    6、耐腐蚀性能:
    木粉本身的耐腐蚀性较差,但被高分子材料包覆后,由于聚氯乙烯本身具有很好的酸碱惰性,因此本材料具有很好的耐腐蚀性。
    7、电绝缘性能好。
    8、产品可循环利用。
    四、应用前景
     随着人们生活水平的提高及安居工程的发展普及,家居装修的市场越来越大,对装饰装修材料的需求逐步加大,质量要求越来越高。木塑复合装饰型材作为高档次的装饰装修材料,具有极大的市场潜力。作为一种新型的木材替代品,它可以广泛应用于建筑装饰和包装等领域,如边角线、刨花板条、窗帘、门斗、地板、篱笆、踢脚板、美术板、百叶窗、镜框、相框、窗框、玩具及普通家具用品、室内门等,绝大多数的室内外装饰建材均可用生态木塑材料来制造。特别值得指出的是,用原木加工制作装饰材料除了带来消防隐患外,还容易霉变和虫蛀,带来安全隐患。而生态木塑彻底抛弃原木的缺点,改进了原木的不足,保留了原木特有的木质感。相比于木材,木塑材料具有防水、防火功能,从而可用于厨房、盥洗室等的装饰。同时生态木塑材料可根据不同木种和颜色生产出不同等级、不同规格、不同颜色的制品。由于生产过程采用挤出成型,可实现自动连续生产,长度任意裁定,这是原木所不能及的。生态木塑制品现已引起国际上的广泛重视,被誉为绿色环保新型材料,将具有广阔的发展前景。

     五、主要原料

    以PE、PP、PVC树脂植物纤维粉(稻壳、秸秆等)为主要及无机矿物粉体为主要原料;添加改性助剂、填充剂、发泡剂和发泡助剂等辅助材料,通过高效塑化挤出和可控结皮发泡技术生产生态木塑微孔板材(包括普通板、印刷板和、覆膜板等,宽度400-1600mm,厚度3-25mm)。具有质轻、节能、难燃低烟、耐腐防潮、保温减震等特点和能钉、钻、刨、凿、铆、粘等木材加工特性,广泛用于装饰装潢、商贸广告、建筑、汽车、家具、交通运输等行业,对推动以塑代木、以塑代金属、节能环保等具有深远意义。
   符合国家新上项目要以节材、节能、安全作为发展重点,满足市场需要,填补国内空白要求的精神,符合“以塑代木”、“以塑代钢”的长期技术国策。

    六:工艺流程:

     原料混配→高速混合→低混冷料→造粒→挤出成型→成品。

     混料设备采用辽宁阜新鑫克机械制造有限公司全封闭式节能环保混料工艺,该工艺与传统方法相比具有以下明显的技术特点和优势:

    1、改善了生产环境及工人劳动强度,更直接更简捷,方便工人操作,简化生产程序,提高单位时间生产效率。

    2、高效的气力输送,螺旋输送、管链输送系统,替代了大批物料搬运过程的繁重劳动,提高了生产效率。

    3、物料处理过程完成在封闭的容器管道中进行,从而避免了粉尘对车间环境的污染及环境对物料的污染和对工人的危害。

   4、物料的存贮和处理过程更集中,更高效,质量更可靠,产量更高,低碳环保节能减排,先进合理,完全可以满足大批量生产的需要。


 

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