CN103786325A - 制造挤压合成木材的模具及其相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于挤压合成木材的挤压模具及其相关方法。所述模具包括适配模具、过渡模具、分股模具以及成型模具。所述适配模具包括具有受限横截面积的通道。所述分股模具包括多个非一致的通道，其在长度方面、剖面面积方面、剖面形状方面、或上述各项的组合方面不同。所述过渡模具与所述分股模具协调地构造来调节挤压物的流速。成型模具的上侧模具的特定构造允许在成型模具中有比先前可用的更高的压缩率。在此描述的每个模具都可以单独地与现有技术已知的分股模具一起使用。可替代地，所述模具可以组合地形成一体单元。在此描述的模具允许以比先前可能的更高输出率制造更牢固、更一致的合成木材。

Description

制造挤压合成木材的模具及其相关方法

本申请是申请号200980147520.2、申请日2009年9月29日、发明名称“制造挤压合成木材的模具及其相关方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的参考

这是2007年9月17日提交的、在 Keller等人名下的US专利申请序列号11/856,431的部分续案，并且要求2008年9月29日提交的US临时专利申请序列号61/194,626的优先权，这两个在此以它们的整体通过参考并入本发明。

技术领域

本发明总体上涉及用于制造复合材料的挤压模具系统。本发明尤其涉及将包含在挤压系统中的改进的挤压模具，其允许用户通过独立地操作系统的可互换的嵌套模具来精确控制复合物的混合、流动和成形。

背景技术

US专利No.5,516,472（Laver），其在此以它的整体通过参考并入本发明，公开了一种纤维素塑料复合物以及将该复合物加工成最终产品的方法。在Laver中公开的方法包括将材料穿过由一系列嵌套模具组成的模具挤压系统。在该系统中包括的这些类型的模具是适配模具、过渡模具、分股模具、成型模具以及定型模具。每个类型的模具是包含许多通道的平坦板。每个通道的尺寸、数量和形状由每个模具的特定功能确定。

在Laver中处理纤维素塑料复合物的方法利用均匀颗粒大小和品质一致（在各种不同的原材料的纯度及物理和化学性质方面）的原材料以中等挤压速率（大约600磅/小时）运转良好，并且用于产生相对较小的产品尺寸。然而，当挤压速率增加超过中等值、使用具有非均匀颗粒大小或总体质量较差的原材料、或挤压的产品提高到超过最小尺寸时，缺陷出现在挤压的最终产品中。缺陷包括粗糙的表面、不均匀分布的成分以及下降的强度。

发明内容

本发明涉及一种用于纤维素塑料复合物的制造的挤压模具系统。该系统包括适配模具、过渡模具、分股模具、成型模具以及定型模具。本发明提供改进的模具设计、使用改进的模具设计的方法、以及在更广泛各种情况下的用途中使用改进的模具设计生产产品的方法。在这里改进的模具的特性中包括模具的厚度、以及它们的通道的数量、方向、形状以及剖面面积。每个改善类型的改进模具可以与标准非改进的模具一起使用。可替代地，每个改善的模具可以与其他改善的改进模具一起使用来形成一体系统。使用在任何具体应用中的模具的具体组合依赖于该应用的条件和目标。本发明允许用户仅利用最适合于处理特定复合物的模具来建立模具系统。更特别地，本发明提供使用在具有用于更广泛范围的黏稠度、纯度水平、挤压速率以及产品尺寸能力的挤压模具系统中的改进模具。

每种类型模具的角色和本文所改进的参数描述如下。

适配模具将模具系统连接到挤压机，后者推动复合材料通过模具系统。在用作挤压机与剩余模具系统之间的接口时，适配模具控制复合物进入模具系统的流动速率。本文描述的改进适配模具包含一个通道，该通道在它的形状、剖面面积、以及长度（由模具的厚度确定）方面变化。

过渡模具从适配模具接收复合材料并且重新成形以及以其它方式准备该复合材料以将该复合材料输送到分股模具。和适配模具一样，过渡模具通常也包括单个通道。通道的形状在从模具的前面到后面的范围内变化。过渡模具的前面与适配模具的后孔口的形状相似，并且过渡模具的后面与最终产品的形状相似。如在此讨论的，过渡模具通道的尺寸可以影响输送到分股模具的材料的性质，其影响最终产品的结构质量和美观质量。

分股模具将从过渡模具接收的材料分离成一个一个的股。分股模具包含以与产品的最终形式相似的方式设置的多个分股通道。在此描述的分股模具在模具厚度、分股通道数量、剖面面积以及形状、以及由在每个分股通道的中心线之间的距离表征的分股通道的相对间距方面变化。

成型模具将分股后的复合物压缩成与它最终形状相似的形状并且促进各个股的相互焊接。这个过程要求在成型模具的入口处的孔口的剖面面积大于在出口处的孔口的剖面面积。在成型模具前面和后面处的孔口的剖面面积的不同决定了模具施加在复合物上的压缩量。影响最终产品的其他参数包括在成型模具的后面处的孔口的尺寸，该尺寸决定了最终产品的尺寸，以及发生压缩的距离，即模具的厚度。在此描述的模具允许成型模具的上述参数的更大可变性。

在此描述的改进模具的一个类型包括适配模具，该适配模具包括前孔口、后孔口以及将前孔口连接到后孔口的通道，其中所述通道包括具有比后孔口的剖面面积小的剖面面积的受限区域。

在此描述的另一个改进模具包括分股模具，该分股模具包括前穿孔表面、后穿孔表面、以及从前穿孔表面延伸到后穿孔表面的多个非一致的通道。在多个非一致的通道中的各个通道可以在长度、剖面面积、剖面形状或上述各项的组合方面不同。多个非一致的通道可以构造来调节挤压物通过系统的流动。

在此描述的另一个改进模具包括过渡模具，其包括前孔口、后孔口以及将前孔口连接到后孔口并且具有内表面的通道，其中所述通道包括锥形区域，该区域在剖面面积方面从前孔口到后孔口逐渐减小。过渡模具可以与分股模具形成为一体以调节挤压物通过系统的流动。

在此描述的另一个改进模具包括成型模具，其包括前孔口、后孔口以及将前孔口连接到后孔口的通道，其中前孔口的剖面面积与后孔口的剖面面积的比例限定压缩比，并且压缩比大于大约1.5︰1。成型模具可以与分股模具和/或过渡模具形成一体以调节挤压物通过系统的流动。

本发明还涉及一种挤压纤维素塑料复合物挤压物的方法，包括使挤压物顺序穿过适配模具、过渡模具、分股模具以及成型模具，其中在此描述的改进模具的其中一个可以使用在所述挤压方法中。

本发明另外涉及一种测量和调节在挤压系统中的挤压物流速的方法。该方法包括如下步骤：测量在挤压模具的剖面轮廓的不同部分处的初始挤压物流速并且据此产生流速图，其中利用部分-特有的初始流速将剖面轮廓的每个部分表示在流速图上；根据表示在流速图上的每个部分-特有的初始流速计算初始压力下降值；计算使剖面轮廓的每个部分实现期望流速所需要的压力下降值的变化；以及调节分股通道的长度和/或剖面面积以获得压力下降值方面的上述变化，其中实现了剖面轮廓的每个部分内的期望流速。在其它变形中，设置在分股通道上侧的歧管被与分股通道的长度和/或剖面面积协调地调节以获得在压力下降值方面所需变化。

在测量和调节方法的其他变形中，沿着一条线将流速图平分以产生至少第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部对称，并且在第一半部内的每个部分-特有的流速具有在第二半部内的对应的部分-特有的流速；将在第一半部内的部分-特有的流速与在第二半部内的对应的部分-特有的流速进行平均。这个流速图可以沿着多于一条的线平分，包括但不限于，二、三或四条线。

允许用户在挤压系统中选择在此描述的特别的模具提供了多个优点。

本发明提供的一个优点是它拓宽能够利用挤压模具系统处理的复合物的范围。挤压系统通过在复合物流上施加阻力促进了挤压产品中的一致性。在Laver的方法中，这个通过在挤压系统内结合分股模具来实现。分股模具通过增加由系统施加在复合物上的壁剪切力的量来增加系统对复合物流动的阻力。因此，对复合物流动的阻力主要取决于在分股模具内的分股通道的尺寸。在所要通过的复合物的粘性相对较低的情况中，或在需要提高复合物流速的应用中，期望模具系统对复合物流动的阻力水平具有灵活性。由分股模具施加的阻力是分股通道的长度和剖面面积的函数。Laver确定地规定了1.5英寸的分股通道长度。然而，Laver描述的单一长度限制了系统可以有效处理的复合物流速。本发明通过提供带具有变化长度的分股通道的分股模具来改进Laver。这个灵活性显著拓宽了复合物流速的范围以及挤压机系统传统上能够成功处理的黏稠度的范围。本发明相似地提供带具有变化剖面面积的分股通道的分股模具。当改变长度不可行时，修改分股通道剖面面积来改变系统对复合物流动的阻力是有利的。

本发明还能够增加回收材料的量，可以通过提供用于增加挤压物所承受的热量的装置来处理该回收材料。在挤压过程中可以使用的两种类型回收材料包括消费后的回收塑料和制造后的回收塑料。消费后的回收塑料一般包括污染物，例如具有更高熔点的相似塑料或难于在复合物中分散的不相容塑料。制造后的回收材料一般包括阻挡层或具有不同混合物的塑料，如在多层膜内找到的。存在于这些回收材料的每一个中的各种不同的塑料通常具有不同的处理要求。包含任意类型的回收材料的复合物在制造的挤压步骤期间需要额外的热量和混合，以便最终产品具有的同质性将与在由一致的原始材料制造的复合物中所见到的程度相同。

复合物挤压物所经受的热的量是温度、时间以及摩擦发热的函数，其中后者是由挤压机对复合物的混合和传送产生的。为了增加受热，必须增加这些因素的至少一个。增加处理温度不是优选的，因为它会导致在挤压处理期间纤维素纤维的退化。增加处理时间要求较慢的处理速率（每单位时间较少的材料输出）或较长的停留时间（在每单位时间相同输出量情况下材料停留在挤压机内更长时间）。较慢的处理速率不是优选的，因为它限制了生产率。因此，增加受热的优选方法是通过增加复合物的停留时间。这样不会导致较低的生产速率，并且具有附加的优点，即通过增加混合时间而增加对复合物施加的摩擦热的量。

增加停留时间可以通过限制经过适配模具的流动来实现。然而，仅在这个点上限制流动将导致流动通过剩余模具的小的、高速材料流。提高的速度增加了由与模具腔的外围的接触而引起的在外周处的材料之间的摩擦。这样导致了在整个流动流的剖面轮廓上的流动的不均衡，轮廓中部比边缘流动更快。流动的不均衡导致最终挤压产品的边缘撕裂、表面粗糙、和/或轮廓形状的扭曲。本发明通过整合了适配模具、过渡模具以及分股模具的设计的设计处理均衡材料的流动来克服这个问题。

本发明的另一个优点是它提供了挤压产品更宽泛的各种尺寸。作为实例，Laver将成型模具描述为从它的入口孔到出口孔的测量大约为1.5英寸，其中入口孔与过渡模具的出口孔具有相似的形状，并且出口孔与产品具有相同的形状。如在此将要描述的，成型模具的长度与最终产品的强度和产品尺寸相关。Laver中的成型模具的长度是有限的，因为标准适配、过渡、及分股模具对在不牺牲强度的情况下所能生产出的产品的尺寸施加了限制。本发明通过提供了用于制造者改变成型模具的长度和复合物流动的角度同时保持最终产品的强度的装置来克服这些限制。这导致当生产更大产品时，成型模具施加在复合物上的压缩量及其他特征最大化。

本发明的又另一个优点是它允许挤压型材的制造者对于型材的具体最终使用最优化该型材的一个或以上机械特性。Laver的分股模具产生了从分股模具流出的流动流阵列。这个流动流阵列是紧压在一起的并且各个流结合在一起。本发明改进了在关键区域的股之间的粘接。

在此提供的改进模具解决了现有技术，包括Laver，没有认识到的问题。

根据下面联系附图详细描述的本发明的优选实施例，本发明的目的和优点将更加完全清楚。

附图说明

图1A描述了根据颁给Laver的US专利No.5,516,472的现有技术适配模具的正视图。

图1B描述了在图1A中示出的沿着线1B-1B剖开的现有技术适配模具的剖视图。

图1C描述了在图1A中示出的沿着线1C-1C剖开的现有技术适配模具的剖视图。

图2A描述了本发明的适配模具的前面正视图。；

图2B描述了在图2A中示出的沿着线2B-2B剖开的适配模具的剖视图。

图2C描述了在图2A中示出的沿着线2C-2C剖开的适配模具的剖视图。

图3描述了本发明的挤压机和适配模具的剖面侧面正视图。

图4描述了十字头挤压装置的俯视平面图；

图5描述了本发明用于与十字头挤压装置一起使用的过渡模具和分股模具的剖面侧面正视图。

图6描述了本发明用于与十字头挤压装置一起使用的过渡模具通道和相应分股通道组的特写。

图7为表示针对本发明的具有互相协调的歧管锥度和分股通道长度的过渡模具和分股模具计算的压力下降的表。

图8为表示针对现有技术具有相等长度的分股通道的过渡模具和分股模具计算的压力下降的表。

图9为表示针对具有非互相协调的歧管锥度和分股通道长度的过渡模具和分股模具计算的压力下降的表。

图10表示在较低生产速率下从分股模具开始的以cm³/秒为单位的挤压物流速的剖面图。

图11表示在中等生产速率下从分股模具开始的以cm³/秒为单位的挤压物流速的剖面图。

图12表示在较高生产速率下从分股模具开始的以cm³/秒为单位的挤压物流速的剖面图。

图13表示从图12的流速得出的以cm³/秒为单位的平均挤压物流速的剖面图。

图14表示从图13的平均流速得出的相对挤压物流速的剖面图。

图15表示由图14的相对流速计算的相对压力下降分布的剖面图。

图16A表示具有分股通道的分股模具的正视图，分股通道具有不同剖面面积并且在每个分股通道的中心线之间具有相等的距离。

图16B表示具有分股通道的分股模具的正视图，分股通道具有不同剖面面积并且在每个分股通道的中心线之间具有不相等的距离以使分股通道之间的距离最小。

图17A表示在成型模具内的成型通道，其将挤压物压缩为具有1.0英寸厚度的型材。

图17B表示在成型模具内的成型通道，其将挤压物压缩为具有2.0英寸厚度的型材。

图18为示出定向平面的分股通道的正视图。

图19A为表示沿着图18示出的线A-A测试的甲板样本的剪切力强度的表。

图19B为表示沿着图18示出的线B-B测试的甲板样本的剪切力强度的表。

图20表示包含改进分股通道的分股通道组的正视图。

图21A为表示根据图18的分股设计准备的甲板的弯曲特性的表。

图21B为表示根据图20的分股设计准备的甲板的弯曲特性的表。

图22A为表示根据图18的分股设计准备的并且沿着线B-B测试的甲板的剪切力强度的表。

图22B为表示根据图20的分股设计准备的并且沿着线B-B测试的甲板的剪切力强度的表。

具体实施方式

本发明的一方面提供用于通过限制经过适配模具的流动来增加复合物停留时间的挤压系统。

图1A、1B和1C描述了来自Laver的典型现有技术适配模具10。适配模具10包括前孔口12、后孔口14、适配通道16及螺栓孔18。前孔口12被限定用来容纳挤压机，例如图3示出的挤压机32，其供应复合物材料通过前孔口12进入适配模具10的适配通道16。后孔口14被限定用于将穿过适配模具10的适配通道16的复合物材料供应到过渡模具。现有技术适配模具的后孔口14在形状方面大体上是圆形的并且在直径方面范围从50mm到300mm。现有技术适配模具一般仅用来将挤压机连接到模具系统的其它模具。为此，适配通道16被限定为从前孔口12的剖面面积到后孔口14的剖面面积均匀地且逐渐地改变剖面面积。这个示出在图1B和1C中，其中适配模具均匀地且持续地降低适配通道16的剖面面积以便它从前孔口12的剖面面积减少到后孔口14的剖面面积。适配通道16不减少到比后孔口的剖面面积小的剖面面积。螺栓孔18构造和定位在适配模具10上以将适配模具10固定到挤压机。

图2A、2B及2C描述了本发明的适配模具20。与现有技术适配模具10相似，本发明的适配模具20包括前孔口12、后孔口14、适配通道16及螺栓孔18。然而，不是均匀地使剖面面积从前孔口12的剖面面积变化到后孔口14的剖面面积，本发明的适配模具20的适配通道16包含受限区域26。受限区域26是适配通道16的一部分，其中其剖面面积小于后孔口14的剖面面积。在改进适配模具的一个变形中，后孔口14的剖面面积是大约1257mm²,并且受限区域26的剖面面积范围从大约175mm²到大约900mm²,并且可以是大约645mm²。具有带各种不同的剖面面积的受限区域26的适配模具20可以根据期望的受限程度来使用。后孔口的剖面面积与受限区域26的剖面面积的比例可以等于或大于大约1︰1、1.01︰1、1.05︰1、1.1︰1、1.2︰1、1.5︰1、2.1︰1、7︰1、或10︰1。可以接受的比例范围包括大约1.1︰1到大约10︰1，并且优选地是大约1.5︰1到大约8︰1。最优选的比例根据复合物的组成、使用的树脂、以及回收材料的量而变化。

将受限区域26结合到适配模具20增加了在处理期间挤压物的受热量。这视使材料通过适配模具20的受限区域26所需要压力的增大和所产生的效果而定。纤维素塑料复合物在熔化时是可压缩的。增大的压力在挤压系统内的受限区域26的上游压缩纤维素塑料复合物。例如，在如图3所示的具有在适配模具20上游的挤压机32的挤压系统中，受限区域26在任何时候都导致更多的复合物材料34停留在挤压机32内。这样进而增加了复合物材料34保持在挤压机32内的时间量，在那里复合物材料受到机械搅动、混合，并且受热。具有受限区域26的改进适配模具20因此增加了挤压物的受热，而不降低输出产品速率。

在停留时间、机械搅动、混合、以及受热方面的增加通过彻底地在复合物基体中分散组成成分而有利于产生更均匀的复合物。当使用回收材料时这样是尤其有利的，由于其中包含的杂质，回收材料要求更高的处理温度和混合。由于这些原因，具有受限区域26的改进适配模具20当使用在其他传统挤压系统中时也可以是有利的。然而，如下面将要讨论的，当改进适配模具20与改进的过渡、分股及成型模具整合为一体时实现最佳的结果。

包括受限区域26的适配模具20可能往往在模具通道的整个剖面面积上产生不一致的流动。为了这个应用之目的，“不一致的流动”定义为挤压物的剖面轮廓的一部分的以厘米³/秒为单位的体积流率的增加是与挤压物的剖面轮廓的另一部分相关的体积流率的1.10倍。根据最终产品的期望特性，“不一致的流动”可以是挤压物的剖面轮廓的一部分相对于剖面轮廓的另一部分的大约1.10倍、大约1.50倍、大约2.00倍、大约4.00倍、或大约8.00倍体积流率的增加。“一致的流动”定义为在整个挤压物的剖面轮廓上没有不一致的流动。具有受限区域26的适配模具20导致的不一致的流动起源于在挤压物穿过受限区域26时挤压物流速方面的增加。但是，挤压物流速非一致地增加，由于挤压物和适配通道16的内表面之间的摩擦，流动在中心比在适配通道16的外周增加得更多。尽管从受限区域26到后孔口14剖面面积增加，但是纤维素塑料复合物通常所呈现的“流动记忆”在挤压物离开适配模具20的后孔口14时，导致了非一致流动的延续。

非一致的流动通常也是由于通过增加经过系统的整体流速而增加生产速率导致的。挤压物通过流动通道的流动受到挤压物与流动通道的壁之间的摩擦力（壁剪切力）的阻碍。当流动的整体速度增加时，表面阻力也增加。在标准挤压系统中，例如由Laver描述的系统中，流动非一致地增加，其中流动在中心处比在通道表面处增加更多，在通道表面处流动受到摩擦阻碍。这种不均衡在生产速率增加时恶化。

无论非一致的流动是由于使用具有受限区域26的改进适配模具20导致的或由于生产速率的整体增加导致的，流动中的不均衡通过导致最终挤压产品的边缘撕裂、表面粗糙和/或轮廓形状的扭曲而导致最终产品的不一致。

本发明的改进模具通过在高局部速度的区域内产生更多的流动阻力来给非一致的流动的问题提供了解决方案。这通过增加各个分股通道的阻力而在分股模具内完成，如下面实施例所示。可以通过流体力学为各个分股通道计算预定速度下的流动阻力。然而，在适配、过渡及成型模具的不同区域内的流速难以确定。本发明通过整合各个模具的设计使得当这些模具被结合时轮廓剖面的所有区域中的流动阻力都相等来改进流动一致性。

促进流动一致性的改进模具将首先显示为用于十字头挤压装置40，如图4所示。当使用这种十字头挤压装置40时，非一致流动尤其成问题。在十字头挤压中，在分股模具上游通过系统的流动方向相对于在分股模具60内的材料流动方向成一定角度。十字头挤压系统在分股模具上游的流动方向相对于在分股模具内的流动方向之间具有任何大于0°的角度。在图4示出的特定十字头挤压装置中，在挤压机内并进入过渡模具50的流动方向相对于在分股模具60内的流动方向为直角（90°）。在图4内的这个十字头挤压装置设计用于将纤维素塑料复合物34块挤压在芯材料44的顶部和底部上。芯材料44以典型的方法挤压，在该典型的方法中该材料以直线从挤压机流动通过用于形成芯的各个不同的模具。相反，纤维素塑料复合物34以相对于芯材料成直角的方式被挤压因此当块形成在芯的上面和下面时必须旋转90°。这种类型挤压具有的问题是，由于沿着最短路径的阻力最小，所以流体往往沿着最短路径流动。这种在流动中的不均衡在流动速度增加时恶化。

图5表示用于使用在十字头挤压系统中的过渡模具50和分股模具60，其被协调地设计来在挤压型材的所有区域内提供一致的压力下降和一致的流动。如图所示的过渡模具50具有两个过渡通道，一个52用于顶部块并且另一个54用于底部块。分股模具60具有对应的两个分股通道组62、64。

图6表示过渡通道52和它的相应分股通道组62的特写。（如下所述，对54、64被相似地构造）。过渡模具50包括过渡通道52和后孔口51（过渡模具50的前孔口未示出）。过渡通道52是锥形的以便它的剖面面积从前孔口到后孔口51逐渐减小。

在图6中的分股模具60包括前孔口61（分股模具60的后孔口未示出）和构成分股通道组62的各个分股通道63。在分股通道组62内的各个分股通道63根据它们相对于来自过渡通道52的复合物材料34源的位置而具有不同的长度。当距离复合物材料34源的距离增加时在分股模具50内的分股通道63在长度方面减小得越多。最靠近复合物材料34源（更靠近图6的左侧的那些）的分股通道63具有最大的分股通道长度；最远离复合物材料34源（更靠近图6的右侧的那些）的分股通道63具有最小的分股通道长度；而中间的分股通道63在这两个长度之间逐步地变化。在分股模具60内的分股通道长度方面的逐步下降限定了在分股通道组62入口处的倾斜多孔表面66。这进而限定在过渡通道52的内表面55与倾斜表面66之间的歧管65。过渡通道52的锥度和由分股通道63的变化的长度产生的倾斜表面63限定剖面逐渐减小的流动通道。离开过渡通道52的材料首先接触在分股通道组62近侧处的倾斜表面，并且必须垂直地流过倾斜表面66以到达分股通道组62的远侧。如图6所示，当材料从表面66的一侧流到另一侧时，一部分材料将进入每个分股通道63。计算过渡通道52的锥度和由分股通道63限定的表面66的斜度来补偿当材料离开过渡模具50通过连续的一排排分股通道63时发生的流动减少。

图7表示以图6所示的方式协调地整合过渡模具设计和分股模具设计的结果。表的每行表示歧管和分股通道的一段。歧管的一段是位于每个分股通道63正上方的区域。分股通道的一段是由每个分股通道限定的区域。图7的列1（第一列）列出段号。列2表示每个歧管段的宽度。列3表示每个段的高度，取该段的开始处和终止处的高度的平均值。段的高度由于过渡模具孔的锥度而逐渐下降。列4表示通过每段的流速。在段1的流动供应给后续段内的和分股通道第1排内的流动，以此类推。列5表示以在第4列所示的流速从歧管入口移动材料到每段需要的压力下降。列6和7是形状因子a和b，用来根据由Kozicki研发的方法（Kozicki, W., Chou, C. H.和Tiu, C.的“Non-Newtonian flow in ducts of arbitrary cross section,” Chemical Engineering Science, 1966年, 第21卷, 第665-679页）计算在每段的压力下降。参见由Kozicki研发的方程1：

方程1:                                                

其中△P是计算的压力下降，L是输送管的长度，M是材料的黏稠度（通过已知方法从粘性计算），R_h是输送管的水力半径（剖面面积除以周长），Q是流体的体积流速， a和b是形状因子，A是输送管的剖面面积，以及n是描述流体行为的幂律指数。列8表示每个分股通道的长度。列9给出以在列10给出的流速移动材料通过具有该长度及预定直径的输送管需要的压力下降。列11表示总的压力下降，其包括每个段的在歧管内的压力下降加上分股通道内的压力下降。术语“压力下降”是指在挤压机系统的不同内部部分之间的压力差。

如图7所示，改进分股模具的所有段的总预测压力下降是非常一致的，范围从1570psi到1504psi。

图8表示与在图9中执行的相同的计算，但使用了具有相等长度的分股通道（参见图8的第八列）。如在图8的表的最右列所示的，预测压力下降的变化范围更宽——从1570psi到1764psi。这种设计不获得在本发明的设计中所获得的一致的总压力下降和一致的流动。

图9表示当歧管的锥度（参见第三列）和分股通道的长度（参见第八列）不协调时的期望的压力下降（参见最右列）。这种设计不获得本发明的设计所获得的一致的总压力下降和一致的流动。

示出在图7-9中的实例表示由在十字头模具系统中的二维流动路径产生的压力下降。本发明的密切协调的过渡模具和分股通道长度设计也可以应用到在标准（即非十字头或“直线”）挤压模具系统中典型的三维流动路径的设计中。在直线挤压系统中，最短流动路径一般在模具的中心。现在将参考图10-15示出用来设计改进模具以在十字头挤压系统中产生一致的流动的方法，以用于在标准挤压系统中产生一致的流动。

图10-12为表示在标准甲板挤压系统中增加生产速率时流动非一致性的逐渐产生的轮廓图。图中的每个带表示窄范围的质量流速。在图中的位置相应于分股模具的整个剖面轮廓上的位置。为了形成该图，使用具有Laver的典型长度和一致的分股通道尺寸的分股模具来分离流动。移除成型模具和定型模具以便挤压材料离开分股模具接触大气压力。如此构造的分股模具以毛细管模具阵列的形式起作用。通过毛细管模具的流速可以通过将来自Kozicki的方程1变换到方程2来表示：

方程2：

在具有一致的分股通道长度和尺寸的分股模具中，水力半径、面积、长度、和形状因子对于每个通道是相同的。由于假设进入分股模具的纤维素塑料复合物是均匀的，所以可以假设材料特性M和n在穿过每个分股通道的材料中在平均意义上是相等的。在流速方面的差因此可以归因于在材料当它穿过分股通道时经受的压力下降（△P）方面的差。因为材料离开分股模具接触正常的大气压，所以对于每个分股通道来说出口压力是相同的。在△P的差可以归因于在分股通道入口处压力的变化。因此质量流速提供在歧管内压力场的图。

图10、11和12是分别在低、中和高生产速率情况下的流速图。当生产速率增加时在图中的轮廓线变得更多和更紧密地压在一起。当生产速率增加时这表示在材料流动一致性方面的下降。

用于修正图12的非一致流速的配套过渡模具和分股模具的设计可以如下地进行。可以通过在X和Y轴上平均平分图12的流速图来将该图分成四个象限。因此每个分股通道可以具有占据在其他三个象限内的相应位置的三个其他分股通道。对在四个象限的每个相应位置内的四个分股通道的流速取平均产生关于垂直轴和水平轴对称的流动图。这个平均后的流速图表示在图13中。在图14中，图13的平均流速通过将每个位置处的流速除以整个场的最小流速被转化为无量纲数的相对值。值的范围从最小流速1到2.24或稍微超过最小流速的两倍，最高流速发生在轮廓的中心，而最低流速发生在轮廓的边缘。

可以通过如下面所述地改变分股通道的长度调节各个分股通道的流速来获得一致的流速轮廓。因为流速如在方程1和2所示地与△P关联，所以可以使用图14的相对流速图产生在整个流动通道上的相对压力下降分布图，如图15所示。在图15中的值范围从1到 1.21。由于在这个实例中使用的特定流体挤压物的本质属性，在图15中示出的相对压力下降值的范围比相对流速的范围小得多。再次参考方程2，可以发现流速Q与压力下降△P通过指数1/n相关联，其中n是描述流体的流动产生的行为的幂律指数。描述在这个实例中使用的流体的幂律指数是0.24，所以在压力方面的变化导致放大4倍（1/0.24=4.167）的流动方面的变化。流动方程表示出流动通道长度L以与△P相同的方式与流速Q关联。使用本发明的改进方法，通过改变分股通道的长度（L），而不改变在过渡模具内的压力分布，可以使流速均衡地通过分股模具。在标准挤压系统中的过渡模具可以采用环形锥度。所述锥度限定了相对于由分股模具的前表面限定的倾斜表面的歧管，在确定分股通道的长度时将这个锥度考虑在内。

在针对标准挤压系统的如图10-15中示出的实例中，由在分股模具中的分股通道的不同长度限定的倾斜表面66将不会如图6所示的倾斜表面66那样从一侧倾斜到另一侧。相反，在图10-15示出的实例中的倾斜表面将具有复合的、凸形或弓形的倾斜表面（当从分股模具的正面观察时），其中最长通道位于分股模具轮廓的中心，最短通道位于分股模具轮廓的外周，并且长度从中心到外周逐渐下降。在优选变形中，各个分股通道的实际长度（和倾斜表面的斜度）将依赖于紧接在分股模具前面的过渡通道的锥度。在分股模具轮廓中最长分股通道与最短分股通道的比例可以等于或大于大约1︰1、1.01︰1、1.05︰1、1.1︰1、1.2︰1、1.3︰1、1.4︰1、1.5︰1、2︰1、或4︰1。可以接受的比例范围包括大约1.1︰1到大约4︰1，并且优选地大约1.3︰1到大约3︰1。最优选的比例根据使用的组成和树脂而改变。

在本发明的另一个变形中，分股模具的倾斜表面66可以是相反的以便分股通道长度在外周处更大，并且长度从外周到中心逐渐下降。因此，不是具有凸形的倾斜表面（当从分股模具正面观察时），在这个变形中分股模具将具有凹形的倾斜表面。当所挤压的复合物使用了具有在纤维素纤维将开始发生分解的范围内的熔点或要求的处理温度的树脂时，可以想象这种类型倾斜表面是尤其有用的。这些树脂比通常在纤维素复合物生产中使用的树脂具有更高的熔点和/或处理温度并且在需要更大耐热程度的下游应用中是有用的。许多所谓的工程树脂，例如尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）以及聚醚醚酮（PEEK）是这种树脂的实例。用这种高温树脂生产的纤维素复合物必须在尽可能低的温度下处理以便不分解纤维素纤维。在这些树脂的熔点的低端温度下的处理导致树脂在模具系统中的硬化或晶体化，并且这经常干扰产品在挤压机内的成形。加热模具将保持在挤压物表面处的流动性，但热不会渗透到挤压物的中心。因为挤压物中心冷却，树脂在这个区域的粘性将增加。在这个实例中可以通过降低在分股模具中心的阻力——缩短分股通道——来实现均衡流动。在本发明的这个变形中，位于分股模具外周的最长分股通道与位于分股模具中心的最短分股通道的长度的比例可以等于或大于大约1︰1、1.01︰1、1.05︰1、1.1︰1、1.2︰1、1.3︰1、1.4︰1、1.5︰1、2︰1、或4︰1。可以接受的比例范围包括大约1.1︰1到大约3︰1。优选范围是大约1.1︰1到大约2︰1。

产生具有在整个分股模具上的均衡复合物流动的过渡和分股模具也可以通过调节分股通道的剖面面积来实现。这种过渡和分股模具组合的设计将以与上述示出的及在图10-15中示出的用于改变分股通道长度的方法相似的方法来执行。然而，增加的流动阻力将通过降低分股通道的剖面面积来产生而不是（或附加于）调节通道长度。方程1表示出压力下降△P与流动通道的剖面面积A逆向相关。压力下降和流动阻力可以通过减少分股通道的剖面面积来增加。压力下降和流动阻力可以通过增加分股通道的剖面面积来减少。通过如上所述地计算流速和压力下降来保持在过渡模具内的压力均衡。这种设计将有利于具有稳定密度的产品的生产，同时提高了在复合物内的同质性。

为了均衡在图10-15示出的标准挤压系统的实例中的流动，分股通道的剖面面积将是在轮廓的中心最小，在轮廓的外周最大，并且将从轮廓的中心到外周逐渐增加。在优选变形中，各个分股通道的剖面面积将依赖于紧接在分股模具前的过渡通道的锥度。在分股模具轮廓中分股通道的最大剖面面积与最小剖面面积的比例可以等于或大于大约1︰1、1.01︰1、1.05︰1、1.1︰1、1.2︰1、1.3︰1、1.4︰1、1.5︰1、2︰1、或4︰1。可以接受的比例范围包括大约1.1︰1到大约4︰1，并且优选地为大约1.3︰1到大约2.5︰1。最优选的比例根据使用的组成和树脂而改变。

在与具有高熔点的工程树脂一起使用的变形中，分股通道的剖面面积将在轮廓的中心最大，在轮廓的外周最小，并且将从轮廓的中心到外周逐渐下降。在这个变形中，在轮廓中心的最大剖面面积与在轮廓外周的最小剖面面积的比例可以等于或大于大约1︰1、1.01︰1、1.05︰1、1.1︰1、1.2︰1、1.3︰1、1.4︰1、1.5︰1、2︰1、或4︰1。可以接受的比例范围包括大约1.1︰1到大约3︰1。优选范围是大约1.1︰1到大约2︰1。

当通过改变分股通道的剖面面积来调节挤压物流动时，各种不同的分股通道构造都是可行的。在图16A示出的一种构造中，每个分股通道63定位在分股模具60的剖面轮廓内，在每个分股通道63的中心线69之间具有相等距离。这种结构产生在分股通道63之间变化的距离。具有这种构造并且在模具的外周具有更宽的分股通道63而在中心具有更窄的通道63的分股模具60将允许当挤压物离开分股模具60时在分股模具60的中心的挤压物比在分股模具60的外周的挤压物有更多的膨胀空间。这样导致在挤压产品的轮廓的中心具有降低的密度。

具有带不同剖面面积的分股通道的分股模具的第二构造在图16B中示出。在这个构造中，在分股通道63的中心线69之间的距离随着通道63的剖面面积变化而变化以便在分股通道63它们本身之间的距离在几何学限制内尽可能保持恒定。这个构造允许挤压物流速的调节，不会降低剖面轮廓的一部分内的密度。

本发明的新颖性在于它允许用户选择不同的模具组合来产生特定的效果。例如，在适配模具处的后孔口的尺寸直接与在分股模具内的分股通道的组合剖面面积相关。通常，随着后者增大，前者也增大。然而，孔口尺寸也直接与复合物完全穿过系统需要的时间长度相关。虽然增加孔口尺寸提高了生产速率，但是它降低了复合物混合的一致性。此外，制造者经常需要在最大化分股模具的效率和提供最大的停留时间之间进行选择。在本发明中，由于在此描述的均衡流动的方法，适配模具通道的尺寸和形状可以独立于分股模具内的分股通道的组合剖面面积而变化。因为在本发明中的所有模具都可以替换，所以由在一个模具的变化所引起的优点损失可以通过在别处的变化来再次获得。特别地，可以改变孔口形状、过渡模具设计、分股模具设计、或这些特征的任何组合来改变分股模具的效率、复合物的均匀性以及生产速率。

在此描述的改进模具和在整个剖面轮廓上均衡复合物流动的方法可以与改进的成型模具结合使用。这个对于产生更宽范围的产品尺寸尤其是有用的。图17A和17B表示具有构造来挤压不同尺寸产品的成型通道92的两个成型模具90、91。每个成型模具90、91的成型通道92由前孔口93、后孔口94、和长度98限定。成型通道92还由成型通道偏移量96限定，成型通道偏移量本身由在前孔口93处的成型通道92的最外侧位置与在后孔口94处的成型通道92的最外侧位置之间的距离限定。后孔口94的尺寸确定最终产品的尺寸。

成型模具的影响最终挤压产品质量的三个因素是压缩率、模具会聚率、及成型通道长度98。压缩率反映成型模具施加在挤压物上的压缩量。压缩率由前孔口93的剖面面积与后孔口94的剖面面积之间的比限定。例如，在图17A和17B中的成型模具90、91的压缩率分别是3︰1、2︰1。最大化压缩率是有利的，因为越高的压缩率增加股之间焊接的强度，及挤压产品的强度。

模具会聚率反映成型通道92随着它从前孔口93的尺寸变化到后孔口94时下降的斜度。模具会聚率由成型通道偏移量96与长度98的比限定。例如，在图17A和17B中的成型模具90、91的会聚率都是1︰3。最小化模具会聚率和长度对于最终挤压产品的质量是有利的，因为在这些因素任意一个的增加将增加施加在挤压物的壁剪切力的量（参见下述）。壁剪切力施加阻力在挤压物的外周上，导致在最终产品表面上的破裂、撕裂和粗糙。

在模具长度与壁剪切力之间的关系示出在方程1中，如上面描述的。相反，在模具会聚角与壁剪切力之间的关系可以由来自的Huang和Shroff (Huang, D.C. 和Shroff, R. N., “Converging Flow of Polymer Melts,” Journal of Rheology, 1981, 第21卷, 第6期, 第605-617页)的方程3表示：

方程3： 

P₀是在会聚模具入口处的压力。积分表示与拉伸流动（通过将体积挤压为更小的空间导致的流动的加速）相关的压力。第二项表示与壁剪切力相关的部分压力。在第二项中，F(β)是与模具形状和会聚角相关的形状因子，而(σ12)_e是在模具出口处的壁剪切应力。对于平坦会聚模具通道，例如如图17A或17B所示的，形状因子是F(β)=1/2(β)，其中β是会聚角。根据这个关系，可以发现随着会聚角的增加，与壁剪切力相关的压力也增加，并且施加在挤压物上的剪切应力也增加。

考虑到上述限制和关系，当增加挤压产品的尺寸时问题出现了。为了增加产品尺寸同时保持模具会聚率和成型通道长度恒定，压缩率必须下降。相反，当产品尺寸增加时保持压缩率要求模具会聚率和/或成型通道长度要增加。这种权衡示出在图17A和17B的成型模具90、91中。图17A表示具有1.0英寸宽度的后孔口94的成型模具。图17B表示具有从1.0扩大到2.0英寸宽度以增加挤压产品尺寸的后孔口94的成型模具。为了最小化在挤压物的外股上的剪切应力，在图17B的成型模具91内的前孔口93从3.0扩大到4.0英寸以保持模具会聚率和长度98为恒定。然而，这样导致了与图17A的成型模具90（3︰1）比较，图17B的成型模具91（2︰1）的更低的压缩率，导致在股之间的焊接强度方面的下降。增加压缩率仅可以通过进一步增大前孔口93来实现，但是这样也要求增加成型模具91的会聚率或长度98的任意一个，其将导致在最终产品内的表面缺陷。

在此描述的改进模具提供了一种最小化压缩率和会聚率/长度之间的权衡的效果的解决方案。通过调节分股通道长度或剖面面积，当挤压物离开分股模具并且进入成型模具时，对挤压物型材的整个剖面上的流动的阻力可以被精细地调节。这个精细调节可以补偿由于当产品尺寸增加时在模具会聚率和长度方面的增加导致的施加在挤压物上的剪切应力的增加。在简单的矩形型材中，这个通过借助增加分股通道长度或减小分股通道剖面面积来阻碍型材中心的流动来实现，使得当型材离开定型模具时实现一致的速度。对分股模具和成型模具的协调的改进允许制造者改变成型模具的长度和/或模具会聚率，同时最大化压缩率以产生挤压产品的增大尺寸，而不最小化最终产品的坚实度或强度。使用在本改进成型模具的长度可以是2、3、4英寸或更长。该长度范围可以从大约2到大约6英寸并且优选地可以是大约2到大约4英寸。本发明的改进模具允许在改进成型模具中的压缩率等于或者大于大约1.5︰1、2︰1、4︰1、6︰1或8︰1，不会影响最终产品的坚实度或强度。可以接受的压缩率范围包括大约1.5︰1到大约8︰1，并且优选地大约1.5︰1到大约6︰1。最优选的压缩率根据使用的轮廓形状、组成和树脂改变。

本发明还提供改进的分股模具，其沿着特定方向增强挤压终端产品。形成产品和保持它抵抗剪切力的结合称为股间焊接。通过设计，分股模具具有确定可以用来产生股间焊接的表面面积的方向平面。可以基于预期载荷改变这些平面的角度来提供对剪切变形和剪切应力的更大阻力。典型的方向平面示出在图18中，其示出了分股通道的一个可能布置。通过这些分股通道产生的股将在在成型模具中压在一起，并且紧挨着的表面将通过在这些表面内的聚合物链的互锁而焊接在一起。这些股将保持由分股模具施加的空间位置以便在存在分股通道内间的空间的位置发生股间焊接。在图18中的两条线A-A和B-B表示穿过分股通道布置的两个平面的方向。穿过线A-A的平面与在每个其他行的股交叉，而穿过线B-B的平面在股之间穿过。发生在线B-B方向的股间焊接将呈现大体直线的形状，而发生在线A-A方向的股间焊接将呈现为围绕着相交的股的迂回路径。这对于用这种技术生产的纤维素塑料复合物的性能具有实际意义。

这些方向线在剪力强度方面的作用示出在图19A和19B中。为了测试沿着在图18中的线A-A的剪切力，准备十个甲板样本来沿着与甲板轮廓的较窄尺寸垂直的平面施加剪切力。为了测试沿着在图18中的线B-B的剪切力，准备另外十个同样的甲板样本来沿着与轮廓的较宽尺寸垂直的平面施加剪切力。与沿着线B-B测试的十个样本的平均剪切力强度925lb/in²（图19B）相比，沿着线A-A测试的十个样本的平均剪切力强度是1790lb/in²（图19A）。这是增加了93.5%。

在由线A-A和B-B限定的平面之间的剪力强度方面的差异对纤维素塑料复合物作为建筑材料的使用具有实践意义。通过由Laver提供的方法制造的纤维素塑料复合物是抗腐蚀的并且具有高水平的压缩强度。这些特征使得该材料适合用作在木头框架结构中的底系定板。然而，因为复合物在某些方向易受到剪切力的影响，它对于某些应用是不理想的。例如，底系定板是位于木头框架的支架与基底之间的平坦厚木板成形的构件。底系定板从结构的支架传递压缩载荷和剪切力载荷到基底最终到地面。压缩载荷是由于结构和内容物的重量。剪切力载荷由风和地面移动导致。改进底系定板的剪切力强度将使得该结构能够抵抗更高的剪切力。

在分股模具内的通道的形状可以设计来增加承受剪力的股间焊接表面的量。提供更多表面面积用于股间焊接的形状将提供对剪切力更大的阻力。例如，设计来用作例如甲板的平坦厚木板的产品，最有可能在位于垂直中心并且平行于它的宽度的平面内形成最高的剪切应力。在由Laver公开的分股模具内，这个平面相应于图18的线B-B，其是最低剪切力阻力的平面。改变在分股模具内的分股通道的剖面方向以便最高剪切应力的平面相应于图18的线A-A，将导致弱的平面平行于甲板的厚度，这将增加在紧固件位置裂开的可能性。已经成形为在与线B-B相应的平面内的提供更大的剪切力阻力的分股通道是有益的。

图20表示设计来通过增加可以用来形成股间焊接的表面面积来增加挤压型材的剪切力强度的分股通道组80。分股通道组80包括基本上圆形剖面82的分股通道和在截面具有基本上非圆形剖面的改进分股通道84。改进分股通道84设置成中断在分股通道行之间的平坦平面。优选的改进分股通道84包括具有如图20所示的椭圆形剖面的通道。然而，增加可以用来形成股间焊接的表面面积且中断分股通道行之间的平坦平面的任何其他形状可以被本发明考虑接受。

为了测试通过包含改进分股通道的分股模具产生的甲板的强度，利用具有如图20所示设计的分股模具和具有如图18所示常规设计的分股模具挤压甲板。从两组样品中收集样本用于测试。样本在挠性和剪切力方面进行测试。挠性测试用来确定部分分股通道的形状的变化是否具有对挠性强度和硬度的任何有害影响。准备和测试剪切力测试样本以沿着垂直于型材的较宽尺寸的平面，即沿着图18和20的线B-B施加剪切力。

挠性测试的结果示出在图21A和21B中。挠性强度由断裂模量（MOR）表示。挠性硬度由弹性模量（MOE）表示。通过常规分股通道产生的样本的平均MOE和MOR分别是645,400lb/in²和3,700 lb/in² （图21A）。由包含改进分股通道的分股模具产生的样本的平均MOE和MOR分别是678,300lb/in²和3,800 lb/in² （图21B）。改进分股通道形状对挠性强度或硬度没有有害影响。可以发现在两个特征中有小量增加。

剪切力测试结果示出在图22A和22B中。通过常规分股模具产生的12个样本的平均剪切力强度是783lb/in²（图22A）。通过包含改进分股通道的分股模具产生的12个样本的平均剪切力强度是863lb/in²（图22A）。小量简单的、改进的分股通道在通过增加规定平面内的股间焊接的表面面积来增加该表面内的剪切力强度方面是有效的。

纤维素塑料复合物可以取代木头底系定板。复合物有改进的耐用性、抗腐蚀、和垂直于底系定板（垂直于木头底系定板的纹路）的更大压缩强度的优点。本发明提供生产具有能够定向成在最大应力平面内提供最大阻力的强度特性的挤压型材的能力。虽然木头底系定板可以设计来消除木头的弱剪切力强度，但是利用本发明生产的复合物底系定板可被设计为使得剪切力强度以最有效的方式被定向。

本发明的纤维素塑料复合物可以包括纤维素成分和塑料成分。纤维素成分可以实质上是从锯屑到池泥和报纸的任何种类的纤维素材料。纤维素材料可以包括旧报纸、苜蓿、麦浆、木屑、木头颗粒、木头粉、木头薄片、木头纤维、磨木浆、薄木板、木头层压板、洋麻纤维、纸、纸板、禾杆、和其他纤维素纤维材料。纤维素纤维材料也可以包括精炼纤维素，例如棉花、或粘性的植物纤维，例如洋麻、竹或棕纤维、禾杆或任何其他纤维素纤维材料。

塑料成分可以包括大多数类型的热塑性材料。热塑性材料主要用作过程流化剂。可以使用在本发明中的热塑性材料的实例包括多层膜、原始热塑性材料，例如聚乙烯、聚亚安酯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯/乙烯基乙酸盐共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚醚酮（PEEK）、以及来自其他工业的废弃塑料锯屑、以及其他可回收聚合物材料。虽然热塑性材料是构成初始材料的优选成分，但是它们不是必需的。只要初始材料包括足够量的交联剂和润滑油来使在挤压机内的混合物“塑性化”（参见US专利 No. 5,516,472 关于交联剂和润滑油的实例）即可，初始材料不必须需要使用热塑性材料。

纤维素纤维与热塑性材料的比例可以是在大约1︰4和1︰0之间。纤维素纤维与热塑性材料的比例优选的是大约1︰1。

应该理解，本发明不被限定为在此示出和描述的特定结构和装置，但是包含的其中这些修改形式落入下面权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种装置，包括：

用在挤压系统中的分股模具，该分股模具的构造和尺寸被设计为用于调节挤压物从其通过的流速和/或提高挤压复合物的坚实度或强度，其包括：

前穿孔表面；

后穿孔表面；以及

从所述前穿孔表面延伸到所述后穿孔表面的多个非一致的通道，其中多个非一致的通道在分股模具的前穿孔表面上限定具有可变斜度的倾斜穿孔表面，所述可变斜度限定在所述分股模具的前穿孔表面上的凸穿孔表面，其中所述凸穿孔表面的中心部分比所述凸穿孔表面的外周部分进一步地朝向挤压物流的源延伸。

2.如权利要求1所述的装置，其中分股模具的构造和尺寸设计为用于调节从其通过的挤压物的流动并且多个非一致的通道包括具有不同长度和/或不同剖面面积的通道。

3.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道在长度方面的范围借助至少大约为1.01的因子从最小长度到最大长度。

4.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道在剖面面积方面的范围借助至少大约为1.01的因子从最窄通道到最宽通道。

5.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道包括具有在中心线之间有一致的距离的中心线的通道。

6.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道包括具有在中心线之间有变化距离的中心线的通道。

7.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道的中部具有比在多个非一致的通道的外周内的通道剖面面积更大的通道。

8.如权利要求1所述的装置，其中多个非一致的通道的外周具有比在多个非一致的通道的中部内的通道剖面面积更大的通道。

9.如权利要求1所述的装置，还包括构造和尺寸设计为用于连接到所述分股模具的过渡模具，所述过渡模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口并且具有内表面的通道，其中所述通道包括锥形区域，该锥形区域在剖面面积方面从所述前孔口的剖面面积减小到所述后孔口的剖面面积，所述通道还包括在所述锥形区域的内表面与所述分股模具的前穿孔表面之间的空间，所述空间限定了歧管，并且所述歧管的构造和尺寸与所述分股模具中的多个非一致的通道中的通道的长度和/或剖面面积协调地设计，以相对于具有相等长度和剖面面积的通道的分股模具增加挤压物流动的一致性。

10.如权利要求9所述的装置，其中构造所述过渡和分股模具以便挤压物进入所述过渡模具的流动方向相对于挤压物进入所述分股模具的流动方向成一定角度。

11.如权利要求9所述的装置，其中所述过渡模具和所述分股模具包括在直挤压机系统中，并且所述锥形区域限定环形锥。

12.如权利要求9所述的装置，还包括适配模具，所述适配模具的尺寸和构造设计为用于连接到过渡模具，其包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述通道包括受限区域。

13.如权利要求1所述的装置， 还包括成型模具，所述成型模具的尺寸和构造设计为用于连接到所述分股模具，所述成型模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述前孔口的剖面面积与所述后孔口的剖面面积的比例定义为压缩率，并且所述压缩率大于大约1.5:1。

14.如权利要求1所述的装置，还包括：

过渡模具，其构造和尺寸设计为用于连接到所述分股模具，所述过渡模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口并且具有内表面的通道，其中所述通道包括锥形区域，该锥形区域在剖面面积方面从所述前孔口的剖面面积减小到所述后孔口的剖面面积，所述通道还包括在所述锥形区域的内表面与所述分股模具的前穿孔表面之间的空间，所述空间限定了歧管，并且所述歧管的构造和尺寸与所述分股模具中的多个非一致的通道中的通道的长度和/或剖面面积协调地设计，以相对于所述挤压物的剖面轮廓的外周增加挤压物的剖面轮廓的中心的挤压物流速；以及

成型模具，其尺寸和构造设计为用于连接到所述分股模具，所述成型模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述前孔口的剖面面积与所述后孔口的剖面面积的比例定义为压缩率，并且所述压缩率大于大约1.5:1。

15.如权利要求1所述的装置，还包括适配模具，其包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述通道包括具有比所述后孔口的剖面面积小的剖面面积的受限区域，其中在所述分股模具内的多个非一致的通道的尺寸和构造设计为用于相对于具有相等长度和剖面面积的通道的分股模具增加挤压物流动的一致性。

16.一种挤压纤维素塑料复合物挤压物的方法，包括顺序将所述挤压物通过适配模具、过渡模具、分股模具、以及成型模具，其中所述分股模具是权利要求1所述的分股模具。

17.如权利要求16所述的方法，其中分股模具的构造和尺寸设计为用于调节从其通过的挤压物的流动并且多个非一致的通道包括具有不同长度和/或不同剖面面积的通道。

18.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道在长度方面的范围借助至少大约为1.01的因子从最小长度到最大长度。

19.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道在剖面面积方面的范围借助至少大约为1.01的因子从最窄通道到最宽通道。

20.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道包括具有在中心线之间有一致的距离的中心线的通道。

21.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道包括具有在中心线之间有变化距离的中心线的通道。

22.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道的中部具有比在多个非一致的通道的外周内的通道剖面面积更大的通道。

23.如权利要求16所述的方法，其中多个非一致的通道的外周具有比在多个非一致的通道的中部内的通道剖面面积更大的通道。

24.如权利要求16所述的方法，其中所述过渡模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口并且具有内表面的通道，其中所述通道包括锥形区域，该锥形区域在剖面面积方面从所述前孔口的剖面面积减小到所述后孔口的剖面面积，所述通道还包括在所述锥形区域的内表面与所述分股模具的前穿孔表面之间的空间，所述空间限定了歧管，并且所述歧管的构造和尺寸与所述分股模具中的多个非一致的通道中的各个通道的长度和/或剖面面积协调地设计，以相对于具有相等长度和剖面面积的通道的分股模具增加挤压物流动的一致性。

25.如权利要求24所述的方法，其中构造所述过渡和分股模具以便挤压物进入所述过渡模具的流动方向相对于挤压物进入所述分股模具的流动方向成一定角度。

26.如权利要求24所述的方法，其中所述过渡模具和所述分股模具包括在直挤压机系统中，并且所述锥形区域限定环形锥。

27.如权利要求24所述的方法，其中所述适配模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述通道包括受限区域。

28.如权利要求16所述的方法，其中所述成型模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述前孔口的剖面面积与所述后孔口的剖面面积的比例定义为压缩率，并且所述压缩率大于大约1.5:1。

29.如权利要求16所述的方法，其中所述过渡模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口并且具有内表面的通道，其中所述通道包括锥形区域，该锥形区域在剖面面积方面从所述前孔口的剖面面积减小到所述后孔口的剖面面积，所述通道还包括在所述锥形区域的内表面与所述分股模具的前穿孔表面之间的空间，所述空间限定了歧管，并且所述歧管的构造和尺寸与所述分股模具中的多个非一致的通道中的通道的长度和/或剖面面积协调地设计，以相对于所述挤压物的剖面轮廓的外周增加挤压物的剖面轮廓的中心的挤压物流速；以及

其中所述成型模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述前孔口的剖面面积与所述后孔口的剖面面积的比例定义为压缩率，并且所述压缩率大于大约1.5:1。

30.如权利要求16所述的方法，其中所述适配模具包括：

前孔口；

后孔口；以及

将所述前孔口连接到所述后孔口的通道，其中所述通道包括具有比所述后孔口的剖面面积小的剖面面积的受限区域，其中在所述分股模具内的多个非一致的通道的尺寸和构造设计为用于产生从分股模具的后穿孔表面的一致的挤压物流。

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