木塑材料生产工艺及流程

2023年4月23日发(作者：保洁上门打扫电话)

⽊塑材料⽣产⼯艺及流程

⽊塑材料⽣产⼯艺及流程

汪东平 | 创建时间：2014年05⽉10⽇ 09:17 | 浏览： 1073 | 评论： 0

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⽊塑复合材料是指以低值或废弃的⽣物质材料为主原料，利⽤⾼分⼦界⾯化学原理和塑料填

充改性的特点，配混⼀定⽐例的塑料基料，经专业⼯艺处理后加⼯成型的⼀种可循环加⼯利⽤

的新型材料。⽊塑材料的最⼤特性在于它同时具备了天然⽊材与合成塑料两种材质截然不同的

基础材料的多重优点，它具有五⼤特点：

1、原料资源化；

2、产品可塑化；

3、应⽤环保化；

4、成本经济化；

5、回收再⽣化。

⽊塑复合材料⽣产设备就是为该材料提供⽣产，通过⾃主集成创新问世的新型设备。

⼀、⽊塑材料的⽣产设备

⽊塑复合材料的制造主要有挤出成型、热压成型、注塑成型等⼯艺，但⽬前应⽤较⼴、技术

最为成熟的是挤出成型⼯艺。根据⽣产⼯艺的要求，整条⽣产线所需设备主要由以下⼏个部分

构成：

1.⽣物质原料制备设备 该设备主要由⽊材削⽚机和⽊材磨粉机组成混合机组，主要⽤于⽊塑复

合材料中⽣物质原料的制备。该机组要求可以对各种⽊材和农业剩余物进⾏粉碎，并根据产品

制造的要求⽣产出不同粒径的⽣物质粉体材料。

2.⾼速混料机组 该机组由⾼速热混机和冷混机组成，热混的物料⾃动进⼊，冷混的物料进⾏冷

却混合，排除残余⽓体。主要⽤于各种树脂与⽣物质粉体材料的混合、⼲燥、配料、着⾊、脱

挥等。

3.造粒设备 造粒设备的主要功能是使⽊/塑两相材料实现预塑化的过程，能将⽣物质粉体材料与

塑料在熔融条件下实现均匀混合，为⽊塑复合材制品的⽣产进⾏前处理。由于⽊塑熔体的流动

性较差，所以⽊塑材料造粒机与塑料造粒机的设计并不完全相同。针对不同的塑料，造粒机的

设计也有所差异。通常⽤于聚烯烃类塑料的⽊塑复合材料造粒机采⽤的是平⾏双螺杆挤出机。

⽽⽤于聚氯⼄烯的造粒机通常选⽤锥型双螺杆挤出机，这是因为聚氯⼄烯为热敏感性树脂，锥

型双螺杆挤出机具有较强的剪切⼒，且螺杆长度较平⾏双螺杆挤出机短，减少了物料在料筒中

的停留时间。螺杆外径从⼤到⼩成锥形设计，因此压缩⽐相当⼤，可以使物料在料筒中塑化得

更充分、均匀。

4.挤出机在挤出成型的⽊塑复合材料制造过程中，挤出机是实现⽊塑复合材料制造的关键设备。

其性能不但对材料的物理⼒学性能，也对单位时间内的产量产⽣很⼤的影响，由此影响到单位

能耗和⽣产成本等。通常⽤于⽊塑复合材料⽣产的挤出机型主要为单螺杆挤出机和锥形双螺杆

挤出机。挤出机的主要作⽤为：完成物料的进⼀步塑化，提供温度均匀与组分均匀的熔体，进

⾏稳定、可控制的输送，从⽽实现⽣产的进⾏。

单螺杆挤出机主要由三部分组成：挤出系统、传动系统和加热、冷却系统。挤出系统主要由

螺杆和料筒组成；传动系统组要由电机、调速与传动装置组成；加热、冷却系统主要由加热器

和制冷装置构成。这些系统均可采⽤集成模块设计，实现⾃动控制。由于⽊塑复合熔体粘度较

⾼，要求该螺杆具有较强的原料混炼塑化和输送能⼒，因此需采⽤特殊设计的专⽤螺杆设计，

以满⾜⽣产的需要。

双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的不同点主要表现为：

1.双螺杆挤出机由两根相互紧密啮合的螺杆组成；

2.双螺杆挤出机物料的输送是正向位移输送，其位移程度取决于⼀根螺杆与另⼀根螺杆相对应的

螺槽接近程度。所以，

紧密啮合的反向旋转螺杆中的物料能获得最⼤的正向位移；

3. 双螺杆挤出机中的物料输送速度分布⽐单螺杆挤出机复杂得多。⽤于⽊塑复合材料制造的双

螺杆挤出机主要为平⾏和锥型双螺杆两⼤类。与单螺杆挤出机相⽐。双螺杆挤出机在⽊塑材料

的成型加⼯时具有如下特点：

1）单螺杆的物料输送效率取决于固体物料的摩擦性能和熔体的粘度。在双螺杆挤出机中，物料

的输送是靠正位移的原理进⾏的，不会产⽣压⼒回流。因此，物料较单螺旋挤出机相⽐易加

⼊。

2）由于双螺杆挤出机的螺杆长度较短，因此物料在双螺杆挤出机中停留时间短，这⼀⽅⾯可避

免⽊质纤维热降解的发⽣，还可降低功率消耗。

3）物料经纵、横向的剪切、混合，具有优异的均化合塑化效果。

4）具有优异的排⽓和⾃洁功能。

5）双螺杆挤出机的流率对⼝模压⼒不敏感，⽤来挤出⼤尺⼨和⾯积的制品⽐较有效。⽽单螺杆

挤出机的流率对⼝模压⼒⽐较敏感。

5.成型模具

模具是使⽊塑熔体冷却成型获得挤出制品的重要部件。由于⽊塑复合材料通常具有较⾼⽊粉

含量，使熔体流动性差且不易冷却。因此常规的模具和定型设备已⽆法满⾜⽣产的需要。对于

⽣产⽊塑复合材料的模具的设计除了要保证流道设计的圆滑过渡与合理的流量分配外，还需要

⼝模的进⼝区流线型化，这可以使熔体的临界剪切速度增⼤10倍或多，从⽽减少熔体的破裂。

此外，⽊塑复合熔体的临界值将随着⼝模的长径⽐和挤出温度的提⾼⽽上升，并且与模具材料

的关系较⼤，因此要求模具所使⽤的材料具有较⾼的热容量。

⼆、⽊塑材料专⽤⽣产设备的特点

⽊塑材料的挤出加⼯⽅式与主要设备虽然表⾯上与塑料相似，但作为⼀个具有边缘性、多⽅

位、专业化特点的新兴产业，其装备、技术和⼯艺涉及到化学⼯程、精细化⼯、精密机械、液

压传动、真空技术、热⼒传导、流体⼒学、传感技术、电⼦⾃控、微机编程和物理化学等专业

和学科，其⽣产设备独具特⾊。经过多年的开发应⽤，实践证明⽊塑材料作为具有独⽴特性的

新型材料，其加⼯难度远远超出普通塑料制品，⽣产设备也越来越倾向专业化和

特殊化。⽊塑材料⽣产的关键技术是保证⽊粉在⾼填充量的前提下确保有较⾼的流动性和塑化

性，从⽽促使塑料熔体能充分地与⽊粉结合，达到共同复合的⽬的，使产品具有较⾼的物理⼒

学性能以及良好的使⽤性能，最终⽤较低的成本制造出具有优良功能和⾼附加值的产品。与加

⼯塑料相⽐，⽊塑材料的⽣产设备有许多新的特性和要求。由于⽊塑复合材料在⽣产过程中，

其原料中有⼤量的⽊材或其它⽣物质材料存在，阻碍了热量的传递，使得融体的塑化性能下

降，流动性变差，挤出阻⼒加⼤，螺杆扭矩增⼤，且⽊材在⾼温下容易分解，造成产品质量下

降。因此这就要求在螺杆设计时采⽤特殊⼯艺，以满⾜在较低温度下具有良好的物料塑化性能

和物料输送功能。此外，由于⼤量的⽊粉存在，会增加设备中机筒和螺杆的磨损。因此⽤于⽊

塑复合材料⽣产的设备所使⽤的钢材也不能沿⽤传统的塑料机械所使⽤的钢材。由于⽊质材料

⽐重⼩、填充量⼤，加料区体积要⽐常规型号的⼤⽽长；若⽊粉加⼊量⼤，熔融树脂刚性强，

还要求有耐⾼背压齿轮箱；螺杆推动⼒强，应采⽤压缩和熔融快、计量段短的螺杆，确保⽊粉

停留时间短等等。同时，⽊塑复合材料在加⼯过程中的纤维取向程度对制品性能有较⼤的影

响，所以必须要合理设计流道结构，以获得合适的纤维取向来满⾜制品的性能要求。在模具设

计⽅⾯，由于⽊塑复合材料融体流动性较差，熔体⾃修复能⼒较差，极易造成熔体的破裂。

因此要求在模具设计时内腔具有较⾼的光洁度或采⽤特殊材料进⾏处理。

此外，⽊塑复合材料在相同强度要求下，厚度要⽐纯塑料⼤，且其多为异型材料，结构复杂，

这使得其冷却较为困难，⼀般采⽤⽔冷，⽽对于截⾯积较⼤或结构复杂的产品还需采⽤特殊的

冷却装置和⽅法。

三、⽊塑材料专⽤⽣产设备应⽤现状

从科技发展的实例看，各种材料的混配复合是新材料发展的⼀个必然进程，⽊塑材料也不例

外。⽊塑材料的产业化推⼴约起于上世纪80年代，主要诞⽣地之⼀是美国。初期的⽊塑材料⼀

直是被当作改性塑料来对待的。但随着⽊塑材料⽣产技术⽔平的不断提⾼，其制成品逐渐具备

了诸如塑料、⽊材、⾦属等单质材料的诸多优点，产品特⾊逐步凸现，渐渐成为⼀类⾃成体系

的新型材料。⽊塑材料所具有的各种优点不仅⾮常符合建筑业、物流业、包装业等领域的使⽤

求，同时也解决了回收塑料、⽊材⾏业，甚⾄农业领域废弃资源的再⽣利⽤问题，这就推动和

加速了⽊塑材料的研制进程，使其最终形成了⼀个新的产业。

⽬前国内⽊塑专⽤设备的⽣产⼚家数量较少，但其影响和作⽤⼀直在逐渐扩⼤。作为相对庞

⼤的塑料加⼯机械⾏业，虽有更多的企业欲跻⾝⽊塑专⽤设备⽣产⾏列，但囿于对⽊塑材料加

⼯的理解不够和⼯艺技术的限制，实现这⼀⽬标还有很多困难。但是，为数不多的⽊塑专⽤设

备⽣产企业在发展中也遇到⼈员、资⾦、规模等因素的局限，其发展也不顺利。我们必须注意

到的另⼀个现象是国外⼀些⽊塑专⽤设备制造企业，如：美国的⽶拉克龙·⾟⾟那提公司、戴维

斯·丹顿公司、特克帕斯公司等长期觊觎中国庞⼤的⽊塑材料市场。如果我们不在这个领域有果

断的措施和相应的⼿段扶持国内企业，作为在国内制造业中为数不多的，能够与欧美平等对话

的新兴的中国⽊塑产业将会受到很⼤的挤压。

四、⿎励⽊塑材料专⽤⽣产设备发展的理由

伴随⽊塑复合材料的优点逐渐被发掘，2002年，该材料就已经进⼊中国科学院《2002⾼技

术发展报告》；年，被列⼊国家科技部“863”项⽬和国家林业局“948”计划，为此设⽴了专项课题

组；2001－2006年，国家发改委（经贸委）⼀直将⽊塑复合材料列为“国家⾼技术产业化新材料

专项项⽬”；2005年12⽉，国家发改委公布了《产业结构调整指导⽬录（2005本）》，其中⿎

励发展的产业中有关或涉及到⽣物质（⽊塑）复合材料的项⽬⾼达18项多；2006年1

⽉国务院发表的《国家中长期科学和技术发展纲要》中，列⼊优先发展的68项主题中，⽣物质

（⽊塑）复合材料与五个领域的5个主题相关联，在前沿技术和基础研究中分别占有⼀席之地。

在刚通过的《国民经济和社会发展⼗⼀五规划纲要》中，新型复合材料⼜荣幸⼊列。依据⽊塑

企业调查情况和产业发展⽅向，我们认为：⽊塑复合材料体现了源于⾃然、融于⾃然、优于⾃

然、归于⾃然的循环产品⽣命特征，符合“资源－产品－废弃物－再⽣资源”的反馈式循环过程，

可以更有效地利⽤资源和保护环境，实现了国家所倡导的“以尽可能⼩的资源消耗和环境成本，

获得尽可能⼤的经济效益和社会效益，从⽽使经济系统与⾃然⽣态系统的物质循环过程相互和

谐，促进资源永续利⽤”的⽬标。同时也符合

《当前国家⿎励发展的环保产业设备（产品）⽬录》的各项推荐原则。

根据现有调查表明，⽊塑材料⽬前的适⽤范围⼏乎可以涵盖所有原⽊、塑料、塑钢、铝合⾦

及其它相似复合材料现在的使⽤领域。已开始涉及到的⽊塑材料应⽤范围包括：墙裙、窗套、

套门、楼板、连廊、隔断、顶棚、包边、栅栏、栈桥、桑拿房、休息亭、汽车库、船甲板、家

具饰件、⽔上通道、露天座椅、楼梯踏步、露天平台、建筑模板、集装箱铺板、运动场座椅、

轻轨隔⾳墙、多功能墙隔板、⾼速公路隔⾳墙等；可以说⽊塑材料已开始渗⼊建筑、家装、家

具、汽车、交通、物流、包装、园林、市政、环保、体育，甚⾄军事领域，辐射⾯和影响⼒正

逐年扩⼤，应⽤前景⼗分⼴阔。⽊塑材料作为北京奥运会和上海世博会场馆及配套设施的选⽤

材料，其影响⼒⾮常巨⼤。从市场应⽤的需求分析，国内⽊塑企业最有可能在以下领域开始规

模性拓展：

1、建筑材料：包括基材、墙材、地板、装饰材以及建筑模板等系列；

2、户外设施：包括栅栏、铺板、地板、⽴柱、扶⼿等⼏⼤类产品；

3、物流运输：主要有包装箱、集装箱板、轻、重型托盘等等；

4、交通设施：譬如隔栏、隔板、护墙、标⽰牌等等；

5、家具⽤品：譬如⾐柜、橱柜、茶⼏、花架等等。

尽管⽬前国内各个省区⽊塑产业的发展进程不尽⼀致，综合各⽅⾯的因素，中国⽊塑产业也

已经到了新⼀轮发展的临界点。根据现在的条件预测，⾄“⼗⼀五”结束，我国的⽊塑产销量有望

突破50万吨，产值超过50亿元⼈民币；到“⼗⼆五”期间，我国的⽊塑材料总产量有望赶上美国，

达到100万吨/年的⽔平，从⽽进⼊世界⽊塑⼤国、强国的⾏列；⽽以⽬前我国10万吨左右的⽣

产能⼒，其⽣产设备的发展空间可谓空前⼴阔。

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