CN104002520A - 塑木共挤复合新材料及其生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种塑木共挤复合新材料及其生产设备，涉及新材料技术领域，由芯层材料和表层材料构成，所述芯层材料主要由木、竹或稻糠天然植物纤维及废聚烯烃塑料混合制成，所述的表层材料由改性塑料与色母混合制成，所述表层材料均匀包覆在芯层材料表面。本发明提供的塑木共挤复合新材料及其生产设备，采用废弃物作为生产原材料，制备的产品具有较高的强度和硬度、耐酸碱、抗腐蚀、不变形、不含甲醛、易回收的特点，是一种新型绿色环保材料，解决了国内目前市场上木塑产品存在的表面硬度不足、易划伤、易风化、表面易留下污渍难以清除的缺陷，具有更强的稳定性、抗老化性、色彩的一致性和持久性，隔热、隔音效果好，有效提高了木塑复合材料的档次。

Description

塑木共挤复合新材料及其生产设备

技术领域：

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种塑木共挤复合新材料及其生产设备。

背景技术：

塑料包装废弃物已严重地污染了环境，影响了工农业生产，危害了人类健康和动植物的生存。世界塑料年产量已超过2亿吨，我国塑料包装材料2007年已超过1000万吨，这些塑料包装材料和容器经一次性使用后，大部分成了固体废弃物。塑料包装废弃物重量轻、体积大、数量多，难以降解，又不能随意焚化，大多被丢弃在铁路边、内河水域和城镇大街小巷，日积月累便成了触目惊心的“白色污染”带。据有关部门调查了解上海日产垃圾1000吨，塑料废弃物约占330吨；北京日产垃圾12000吨，塑料废弃物约占360吨；广州日产垃圾约6000吨，塑料垃圾约占200吨。

我国采伐剩余物和造材剩余物约占林木生物量的40％,按照国务院批准的“十一五”期间森林采伐限额2.5亿m3/a计算,我国每年将产生约1.1亿吨的采伐、造材剩余物。另外,加工剩余物按原木的34.4％计算也有高达3210万m3的年产量。目前,虽然林业“三剩物”的利用已经引起人们的重视,但在世界范围内发展水平并不平衡。中国等发展中国家的木材综合利用率仅为50％～60％,而发达国家的木材综合利用率已达80％～90％。林业“三剩物”的开发利用现状：林业“三剩物”通常堆积密度低、体积大,且分布松散,不便于收集、储藏和运输,因此传统的“三剩物”处理方式大多以就地抛弃、焚烧或填埋等简单方式为主。目前,随着人们对空气和水质量的关注度逐渐提高,这些传统做法已无法继续沿用。而通过木(竹)塑新材料的工程化和高性能化、废弃塑料的改性再生和竹木屑资源的充分利用，可解决废旧塑料、竹木材加工行业废弃资源的再生利用问题。

木塑复合材料在首先在西方发达国家研发成功以来，已经被广泛应用于护墙板、壁板、铺板、装饰板、栅栏、楼梯扶手、建筑模板、建筑门窗、室外屋顶瓦；汽车内饰件(门内装饰板、底板、备用轮罩、座椅靠背、仪表板、手套箱、遮光板、头枕插件等)；包装和物流用组合托盘、包装箱、存储箱、花箱、仓储架；高速公路噪音隔板、海边路板、铁路轨枕；还可做装饰边框、舶船座舱隔板、办公室隔板、室外露天桌和长凳、活动架等，正在开发中的材料还有折叠板、百叶窗、室内屋顶板、学生课桌椅等。这项新技术在我国刚刚起步，随着推广应用的深入，必将对充分利用资源、提高经济效益和减少环境污染等产生积极的影响，具有广阔的市场前景。木塑复合材料(WPC)是以初级木、竹等生物质材料为主要原料，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的复合材料。木塑复合材料适用范围广泛，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合材料的使用领域，而且由于它使用环保，成本经济，并可以回收再利用，因而也解决了复合材料、木材行业废弃资源的再生利用问题。在如今倡导低碳经济的大环境下，木塑复合材料的可回收特点使其越来越受到重视。目前，全球WPC产量超过200万吨。在这当中，北美地区产量以100万吨高居榜首，中国30万吨，日本10万吨和德国7万吨。可见我国的木塑复合材料行业在全球范围内还是发展比较好的。

但我国木塑复合材料与欧美、日本等国家还存在一定的差距，还处于中低档次，特别是对产品性能和使用条件要求较高的木塑复合材料产品进行大规模的开发，其自身的优势亦未全面显现，例如木塑复合材料需求用量占全球用量80％的美国、南非等高端产品市场，气候环境恶劣，对木塑复合材料的适应性要求十分高。因此，特别是配方和加工工艺参数对塑木复合材料性能影响的研究有待加强。尽管国内生产的塑木复合材料有很多优点，但迄今仍存在不足，如易刮擦、易油污、抗老化性差、色彩的一致性和持久性差等。这些不足需要从配方和工艺等入手深入研究吸取国外经验，不断提高塑木产品的生产技术和质量水平。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，进一步提出一种塑木共挤复合新材料及其生产设备，生产出来的塑木共挤产品具有较高的强度、硬度、耐酸碱、抗腐蚀、不变形、不含甲醛、易回收的特点。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种塑木共挤复合新材料，其特征在于：由芯层材料和表层材料构成，所述芯层材料主要由木、竹或稻糠天然植物纤维及废聚烯烃塑料混合制成，所述的表层材料由改性塑料与色母混合制成，所述表层材料均匀包覆在芯层材料表面。

所述木、竹或稻糠天然植物纤维与废聚烯烃塑料的质量比为2:1。

所述木、竹或稻糠天然植物纤维可以选用废弃的木、竹或稻糠天然植物纤维，木、竹或稻糠天然植物纤维及废聚烯烃塑料所占的比例大约为60％、30％，还有10％为其他的填充料和添加剂。将这些物质在高温高压下混炼，形成颗粒状芯层半成品材料，这些材料在近200℃的高温、20Mpa以上压力的作用下，很好的混炼在一起，低水分、无细菌，为后续能制造出优质产品打好基础。表层材料采用改性聚烯烃，具有较高的耐刮擦性能、较好的抗老化性能。表层与芯层在共挤模具中，以不低于15MPa的压力，在约180℃的温度下，熔合在一起，具有很高的贴合强度，内外层不会相互分离。

所述改性塑料为采用改性聚烯烃。

一种塑木共挤复合新材料的生产设备，其特征在于：包括主挤出机和辅挤出机，所述主挤出机和辅挤出机共同连接一个共挤模头，所述共挤模头的模腔包括与主挤出机连接的主挤出腔，还包括与辅挤出机连接的辅挤出腔，所述辅挤出腔通过流道连接表层材料入口，所述主挤出腔与辅挤出腔之间的腔壁上端面低于流道壁上端面，表层材料在挤出压力作用下可以越过腔壁上端面进入主挤出腔，包覆在芯层材料外表面。

所述辅挤出机的挤出压力大于主挤出机的挤出压力。

所述主挤出机的挤出压力为15-20MPa，温度为180-300℃。

本发明的有益效果为：

本发明提供的塑木共挤复合新材料及其生产设备，采用废弃物作为生产原材料，制备的产品具有较高的强度和硬度、耐酸碱、抗腐蚀、不变形、不含甲醛、易回收的特点，是一种新型绿色环保材料，解决了国内目前市场上木塑产品存在的表面硬度不足、易划伤、易风化、表面易留下污渍难以清除的缺陷，具有更强的稳定性、抗老化性、色彩的一致性和持久性，隔热、隔音效果好，有效提高了木塑复合材料的档次。

附图说明：

图1为本发明生产设备的结构示意图；

图2为本发明共挤模头的结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，一种塑木共挤复合新材料的生产设备，包括主挤出机2和辅挤出机1，主挤出机2和辅挤出机1共同连接一个共挤模头3，共挤模头3的模腔包括与主挤出机2连接的主挤出腔35，还包括与辅挤出机1连接的辅挤出腔34，辅挤出腔34通过流道32连接表层材料入口31，主挤出腔35与辅挤出腔34之间的腔壁33上端面低于流道壁上端面36，表层材料在挤出压力作用下可以越过腔壁33上端面进入主挤出腔35，包覆在芯层材料外表面，芯层材料加入到主挤出机2内，由主挤出机2挤出至共挤模头3，表层材料加入到辅挤出机1，由辅挤出机1挤出至共挤模头3，在共挤模头3内表层材料包覆在芯层材料外表面，形成塑木共挤复合新材料。

共挤模头3内芯层材料与表层材料融合的地方是主挤出腔35，要保证两种材料融合时的压力相等、流速相同。实现这一目标的方法是通过采集大量的实验数据，建立主挤出机2与辅挤出机1主轴之间的函数关系，利用自动控制技术，保障生产的稳定性与可靠性。

共挤模头3设计时，要做到表层材料在流道中流过的距离相同，流动方向的法面上，熔体的载面积相等，从而实现在表层与芯层贴合处，各处压力相同、流速相同，在保证一定压力和温度的条件下，表层与芯层两种材料能较紧密的贴合在一起。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种塑木共挤复合新材料，其特征在于：由芯层材料和表层材料构成，所述芯层材料主要由木、竹或稻糠天然植物纤维及废聚烯烃塑料混合制成，所述的表层材料由改性塑料与色母混合制成，所述表层材料均匀包覆在芯层材料表面。

2.根据权利要求1所述的塑木共挤复合新材料，其特征在于：所述木、竹或稻糠天然植物纤维与废聚烯烃塑料的质量比为2:1。

3.根据权利要求1所述的塑木共挤复合新材料，其特征在于：所述改性塑料为采用改性聚烯烃。

4.一种权利要求1所述的塑木共挤复合新材料的生产设备，其特征在于：包括主挤出机和辅挤出机，所述主挤出机和辅挤出机共同连接一个共挤模头，所述共挤模头的模腔包括与主挤出机连接的主挤出腔，还包括与辅挤出机连接的辅挤出腔，所述辅挤出腔通过流道连接表层材料入口，所述主挤出腔与辅挤出腔之间的腔壁上端面低于流道壁上端面，表层材料在挤出压力作用下可以越过腔壁上端面进入主挤出腔，包覆在芯层材料外表面。

5.根据权利要求4所述的塑木共挤复合新材料的生产设备，其特征在于：所述辅挤出机的挤出压力大于主挤出机的挤出压力。

6.根据权利要求5所述的塑木共挤复合新材料的生产设备，其特征在于：所述主挤出机的挤出压力为15-20MPa，温度为180-300℃。