摘 要：介紹了木塑復合料在門窗用塑 料異型材等 方面的應用前景，結合本公司對該類型材擠出模具的開發，分析了該類模具的設計要點。

關鍵詞：木塑復合；型材；結皮發泡；擠出模具
在建筑門窗業內，塑料異型材和木材的使用一直處在激烈的競爭之中。當優質木制產品越來越受到人們青睞，原木產品在都市越來越流行的時候，森林消失的速度也越來越快。塑料異型材行業的發展，在很大程度上取代了木制門窗，卻又帶來一些無法回避的缺憾，如塑料型材的質感和顏色等。在塑料型材的研究和應用領域涉足較早的歐洲國家，又率先推出將木材纖維和塑料結合起來制成的復合型材，并已經在諸多方面成功地實現了應用。
近年來，新加坡一家公司已成功地將木材纖維填充量提高50％，而所制造的門窗強度也能滿足有關標準要求。從環保角度、木材資源綜合利用角度、門窗型材的多彩化角度來看，有理由相信，用木塑春喜牧現圃烀糯壩瞇筒氖且桓鼉哂星看笥攀頻男灤陀τ梅較頡＊?br> 1 木塑復合材料的物料性能。
1.1 木塑復合原料
木粉由軟質木材除去樹皮、樹節后經機械粉碎、研磨而得。主要是使用木制品加工行業生產中的邊角余斜和木屑。其顏色根據樹種配比不同而不同，有白色、淡褐色至褐色等不同品種。按粒度一般分為4個等級15－30目、30－50目、50－80目和80目以上。木粉制備后，將樹脂、木粉和其它助劑按一定的體系和配比混合經塑煉和造粒即可獲得木塑復合粒料。
顆粒料根據不同的型材發泡要求配置了發泡及調節體系。
顆粒料根據不同的顏色要求，結合木粉添加量配置了顏料調節體系。
造粒的成品原料根據木粉的填充量分成三個等級：Ⅰ級含木粉30％（質量組分），Ⅱ級40％，Ⅲ級50％。
1.2 木塑復合擠出制品
和木材比較：木塑復合材料經擠出工藝的制成品的外觀和質感酷似木材，并具有和木材一樣的加工性能、施工性能。制品密度在600－1000kg/m3之間，根據木纖維填充量的多少和發泡率的高低有所不同，一般在600－800kg/m3左右，和木材相當接近。含水量約為2％，而木材的含水量在12％－13％之間，與原木相比木塑復合型材具有更好的抗水、抗腐蝕等功能。此外，還不存在木材自然的缺陷，如龜裂、翹曲、疤結、明顯色差等。
除機械的、理化的損傷外，木制門窗還有一個致合的弱點，那就是蟲害的損傷，如白蟻、蠹蟲等害蟲的侵害。而木塑復合型材含有多種化學制劑，可以抵御蟲害。
此外，擠出制品斷面設計靈活，可以設計裝飾性強的裝飾結構和各種功能結構。而木制品的功能結構和裝飾結構往往受加工方法的限制。
和普通塑料型材比較：木塑復合材料具有普通塑料型材的絕大部分優點，如阻燃、抗老化等，同時又具有普通塑料型材不能替代的其它優點，如色澤、質感重量輕等品質性能，可釘、可鉆、可鋸、可刨、可上油漆、可粘接等加工性能。
木塑復合材料的擠出制品焊接性能較差，基本上不適宜焊接，因此，門窗組裝要采用螺接形式。一方面，可以在現場行施工，給門窗的運輸和安裝帶來很多方便。
表1所示數據為新加坡工業鑒定局根據英國標準規定的方法對木塑復合型材進行測試的報告摘錄。
表1 木塑復合型材有關項目測試數據:
密 度 BS EN232：1993 669.4kg/m3
含水率 BS EN322：1993 2%
吸水率 BS 5669：1979 2.38%
彎曲強度 BS EN310：1993 28.9N/mm2
抗壓強度 BS EN789：1995 12.17N/mm2
拉抗強度 BS EN205：1991 850N/mm2
拔釘抵抗 BS 6948：1989 48.36N
1.3 擠出加工性能
由于木粉的加入，熔融物料的流動性能較UPVC材料大大降低，從Ⅰ級到Ⅲ級，流動逐漸變低。因此，擠出模具的壓縮角和擴張角都不宜太大，防止滯料區的產生與存在。
木塑復合材料在擠出加工過程中對溫度的變化相當敏感，要求料筒、模頭各區的溫度有非常嚴格的控制：一方面各區溫度要適合發泡，另一方面溫度的設置除考慮塑料降解外，還應該考慮木粉的炭化。因此對擠出設備、模具、工藝條件要求也相對苛刻。
2 制品結構及工藝特點
由于木粉的填入，強度值有一定的下降。因此，對不同的使用場合，型材壁厚應有不同的設計。用作室內裝飾材料的，如護墻板、墻角線、踢腳線等，可考慮壁厚較薄，一般壁厚在3－5mm(圖1)，而用于門窗的型材，則應設計較大壁厚，通常在5－7mm。
2.2 通常是低發泡制品
根據使用場合和功能要求的不同，木塑復合型材的發泡率有高有低，裝飾型材一般采用相對較高的發泡率（600kg/m3左右），用作門窗構件的型材則采用較小的發泡率（800kg/g3左右 ）。結皮厚度則可以根據要求通過工藝在一定范圍內進行調整。
2.3 過渡圓角大
普通型材圓角半徑可小至0.3－0.5，少數特殊要求“尖角”的地方還可以做到R0.2以下。但木塑復合材料型材的圓角達不到此種要求，一般在R1以上，否則不利于成型。
2.4 內筋的設置不同
普通PVC型材斷面設計中，內筋設置是為了加強或用來分隔功能腔室，分隔功能腔的內筋往往很長。對于木塑復合型材，則應盡量避免長的內筋。在不影響使用功能的情況下，盡可能使用開放結構。
3 模具設計要點
基于上述物料性和制品特點分析，結合我公司對該類模具的開發試制的成功經驗，木塑復合異型材模具設計的要點如下：
基于木塑復合物料對溫度敏感性，模具應采用較大的結構尺寸，以增加熱容量，使整個擠出機頭的溫度穩定性得以加強。
機頭擠出方向的尺寸盡量取小，縮短物料在機頭中經過的時間，結合發泡的要求選較小的穩定段長度，一般為口模間隙的10－15倍
取較大的壓縮比以增加模具壓力。保證有足夠的熔體強度，以利于發泡。一般情況下，木塑復合發泡型材壓縮在6－10。
盡量不要使用阻流塊等結構來調整流道截面上各處的流量，各個局部流量的平衡要依靠流道尺寸變化來調節。
在結構強度足夠的情況下，盡量減少支架筋的數量。同時應該設計足夠長度的匯料段，使物料在壓縮之前充分融合。
盡量不要采用內流道。對長內筋非采用獨立供料不可時，要考慮獨立流道有足夠大的截面積。獨立供料流道的壓縮比應比主流道的壓縮比小，約為87％。
由于壁厚較大、導熱系數小，型材內部熱量不容易傳出，因此，冷卻定型部分應考慮加熱交換速度，并增加有效冷卻時間。根據經驗，壁厚6mm左右的型材，除干式定型外，需要6m長的水浸式冷卻，才能冷卻充分。
4 結束語
木塑復合型材的斷面設計、工藝設計、模具設計有許多不同于PVC低發泡型材的特點。由于木塑復合型材有著與塑料型材和木材不可比擬的優勢，是具有廣泛前景的應用方向。