注塑、壓製成型用木質(zhì)複合材料
 擠出貼麵仍然是木質(zhì)填充塑料市場的重要組成部分。但是，木質(zhì)複合材料的注塑和壓製成型以其各自的優(yōu)點正變得越來越普遍。同時，擠出型材正朝著形狀更複雜的機製木工產(chǎn)品的方向發(fā)展。

采用新的工藝，如注塑成型、壓製成型或雙帶成型，可以在簡單的貼麵板的基礎上，將木質(zhì)複合材料模塑成各種新的形狀，以取代許多機製木工產(chǎn)品和特形銑製的零件，諸如柱桿的端頭、便池座圈、木工用水平儀、門窗框子、辦公室分隔板、屋頂木瓦或地板等。由於含有較高的填料，使製品不會發(fā)生蠕變。

木質(zhì)複合材料的擠出工藝已有十多年的發(fā)展曆史。來自一家研究機構(gòu)的統(tǒng)計報告表明，在所有木質(zhì)填充產(chǎn)品中，型材所占比重為97%，其中大多數(shù)為貼麵板或欄柵。

目前，擠出型材領域具有兩個發(fā)展趨勢：一是中空複合型材變得更加複雜，例如木/聚乙烯辦公室隔斷板；二是簡單的長方形斷麵型材被用於一些新的用途。Craneplastics公司正在用木/聚乙烯來擠出門框的內(nèi)部部件，這些部件與天然木材結(jié)合成一體，然後將其作為一個整體進行磨光和塗刷底漆。

注塑成型用木質(zhì)複合材料

**種注塑成型用木質(zhì)複合材料是在4年前被推出的。根據(jù)Principia（一家研究機構(gòu)）的統(tǒng)計，這種材料的銷售量在整個木質(zhì)複合材料中（不包括壓製成型產(chǎn)品）僅占3%（1900萬磅/年）的比重。Principia預計，注塑成型用木質(zhì)複合材料將在今後4年內(nèi)，以每年70%的速度向前發(fā)展。

2000年，成型商Xtendex公司貼麵板廠（現(xiàn)在是Carney公司的一部分）**注塑成型了與貼麵板的顏色、紋理以及耐候性能相匹配的板端飾件和桿帽。原來的板端飾件完全是直角的，並伸出於板端之外?，F(xiàn)在，Carney公司注塑出了一種更美觀的半圓形柱狀的飾件，可被平齊地裝在板端裡麵。

如今，這項注塑成型技術已被廣泛地應用，而且隨著注塑技術的發(fā)展和配方的改進，製件的質(zhì)量和一致性變得更好了。去年，俄亥俄州wilmington市的Timber Tech公司（型材擠出商CranePlastics公司的貼麵板***）**次采用了木質(zhì)複合材料注塑成型桿帽和飾邊產(chǎn)品。隨後，BriteManufacturing、Carney（Xtendex）、Composatron（Premier）、Correct BuildingProducts（CorrectDeck）、Fiber Composites（Fiberon）、Louisiana-Pacific(Weatherbest)、 Master Mark Plastics (Rhino)和U.S. Plastic Lumber(Carefree)等貼麵板生產(chǎn)商也都采用了木質(zhì)複合材料來注塑成型中空製件。

貼麵板製造商希望它們的複合成型產(chǎn)品含有高木質(zhì)纖維或其它填料（稻殼、亞麻纖維和**纖維），因為較高的填料含量可以防止產(chǎn)生陷坑。但是，與相應的擠出貼麵板相比，大多數(shù)注塑成型用複合材料所含填料要少得多（注塑級填料含量一般為擠出級的1/2）。這是因為，填料加得越多，流動性就越差，而注塑產(chǎn)品需要具有較好的流動性。令人欣慰的是，有極少數(shù)定製產(chǎn)品成型商能夠做到其注塑成型產(chǎn)品的木質(zhì)纖維含量與擠出型材相接近。例如，BlueRidge Industries公司為Trex公司生產(chǎn)的桿柱裙邊和桿頂件，其中的木纖維含量為50%；而Atlas公司為FiberComposites公司成型了45％木含量的Fiberon貼麵板和欄桿型材。Atlas稱，它甚至可以成型木含量高達60％的產(chǎn)品。

對於成型產(chǎn)品來說，各種纖維都必須短一點才行。一般來說，貼麵板製造商使用的擠出級的木纖維，其細度為30目至40目，而60目至80目的纖維比較適合於注塑成型。

對於注塑成型來說，木纖維的種類也是非常關鍵的，而擠出成型對此就要求不高了。這是因為，不同木纖維對剪切速率的敏感性不同，例如，橡木的剪切敏感度比鬆木大得多，也更容易燒焦，所以橡木填充料的含量一定要比鬆木低。另外，木質(zhì)填充粒料的乾燥對於注塑成型來說也遠比擠出重要得多，原因是注塑機一般都冇有排空裝置，冇有排空就會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。比如，未經(jīng)乾燥的橡木粉（它富含丹寧酸）會腐蝕注塑模具。

有些木質(zhì)複合材料能夠注塑成型材，而且在成型過程中，可以把密封條和防水條也作為嵌入件加上去，以減少二次加工。Atlas公司和DinesolPlastics 公司曾利用該技術為Endura Products公司生產(chǎn)了帶有這種嵌入件的Z係列門的門框。

*近，有兩家提供定製產(chǎn)品的成型商還開發(fā)成功了采用共注塑和發(fā)泡的複雜工藝。其中，CentocoPlastics公司推出了以木質(zhì)填充料作為核心、麵層采用不含木纖維的白色聚丙烯的共注塑便池座圈。為了有利於成型件的頂出和防止產(chǎn)生陷坑，這家公司在該工藝中加入了1％～2 ％的發(fā)泡劑。

預摻混的新方法

注塑成型用的木質(zhì)填充複合材料要比擠出用的材料成本高，這是因為注塑料必須進行預摻混和預乾燥，或者采用木纖維的高濃縮母料。為了降低原料成本，有些定製產(chǎn)品成型商將廢棄的耐用貼麵板磨碎以後，用於注塑成型部件。

一家成型商正在嘗試著使用一臺由Pallmann公司提供的PFV塑化混煉機Palltruder，用於在木粉和塑料被喂入反向轉(zhuǎn)動的雙螺桿擠出機之前，對其進行預摻混和乾燥?；鞜挋C可以使塑料軟化，但不會使它熔化，從而使?jié)駳鈴哪纠w維中逸出?；旌玫奈锪?後被旋轉(zhuǎn)的刀切成顆粒。

壓製成型用木質(zhì)複合材料

近幾年，用木質(zhì)複合材料壓製成型的製品越來越多。EpochComposites公司用HDPE（高密度聚乙烯）和木粉壓製成型的長度為12～20ft(1ft=0.3m)、具有4種顏色的木質(zhì)填充貼麵板在市場上供不應求。

Epoch公司認為，壓製成型製品之所以受歡迎，首先是因為它不會使纖維發(fā)生斷裂；其次，壓製成型所需的木粉填充量可以比采用注塑成型工藝的多。另外，因為物料無需流過狹窄的模具流道，所以壓製成型對摻混料的流動性要求不是很嚴格。

用Wellington Polymer Technology公司全自動化的壓製成型生產(chǎn)線壓製成型的Enviroshake複合材料木瓦看起來就像被劈開的圓錐形的杉木一樣，它具有很高的填料填充量，90%的摻混料都是一種由工業(yè)使用過的聚乙烯和聚丙烯薄膜、來自輪胎的碎橡膠和天然纖維所組成的混合物。填充纖維可為亞麻、木纖維或者**。其餘10％的摻混料是9種化學添加劑和工藝助劑混合物。

德國Schilling-knobel公司開發(fā)出的被稱為Thermofix的雙帶成型工藝，可被用來製造木質(zhì)複合材料地板。該工藝將複合材料粒料壓在兩條加熱的聚四氟乙烯皮帶之間進行加熱，以形成一片連續(xù)的、厚度達0.75in(1in=25.4mm)的片材。粒料含有60％的木粉和40％的軟聚氯乙烯，由Palltruder機進行加工造粒。

一家木粉和天然纖維複合材料的壓製成型商采用了在成型前先對混合填料進行預處理的技術，這種方法是用一臺球磨機擠壓那些看起來很稠密的纖維團，然後把小團磨成屑片，以便於同樹脂摻混。

替代纖維的進展

目前，注塑和壓製成型商正在改善他們的配方，他們或者用**、亞麻、稻殼或者麥秸之類的農(nóng)業(yè)纖維來代替一部分木纖維，或者用滑石粉之類的礦物填料或澱粉來代替一部分木纖維。據(jù)報道，這些混合填料可以提高剛性、抗蠕變性和抗?jié)裥?。例如，木質(zhì)複合材料型材在擠出之後可以吸收高達23％的潮氣，但在加入大約30％的滑石粉後，其吸潮率會降低一半。

用農(nóng)業(yè)纖維取代木纖維也有一些缺點。例如，亞麻纖維對模具的磨損特彆厲害；農(nóng)業(yè)纖維加熱時會發(fā)出很刺鼻的氣味。

澳大利亞Fasalex公司擁有一項將木粉、樹脂和澱粉結(jié)合起來的**工藝，用這種工藝生產(chǎn)的物料有以下幾個牌號：LEX452含有70％的木粉、20％的澱粉以及10％的PE和添加劑；LEX468含有75％的木粉、10％的澱粉以及15％的PP和添加劑；LEX474含有60％的木粉、10％的澱粉以及30％的PVC和添加劑；此外還有注塑成型的專用料Fasal。在這些成分中，澱粉可以增加剛性，並能吸收木粉裡的水分，從而能夠加工含水量為12％的木粉，而且無需預先乾燥。澳大利亞的JoskoFenster und Turen GmbH（公司）將LEX 474料用於擠出生產(chǎn)門窗型材。

Fasalex公司對使用預摻混料和使用直接摻混料成型的產(chǎn)品進行對比試驗後發(fā)現(xiàn)，前者的壁厚比後者薄1mm左右，因此Fasalex公司采用了預摻混工藝。

KadantComposites公司申請了一項獨特的以礦物和木粉為基礎的纖維組合物**，從而開發(fā)了造紙汙泥的商業(yè)用途。首先，Kadant公司用造紙過程中所用的高齡土、碳酸鈣和短纖維素纖維來製備一種叫做“Biodac”的多孔粒料（密度1.5g/cc）。因為顆粒是多孔的，它們在和塑料摻混過程中，塑料就會被吸附到內(nèi)部，從而獲得很好的強度。三年前，Kadant公司**用Biodac做成了一種叫做“Geodeck”的複合材料貼麵板，其中Biodac、高密度聚乙烯和另加的纖維素纖維的含量各占1/3?，F(xiàn)在，Kadant公司每年銷售1000萬磅Geodeck，這是一種帶肋的型材，與該公司注塑成型的端帽裝配在一起供應市場。

目前，許多大學也在進行“提高複合材料的性能”的研究工作。多倫多大學的研究員TieqiLi建議，用擠出級的HMW-HDPE來取代普通的樹脂，以提高複合材料的性能。根據(jù)以往的經(jīng)驗，儘管高粘度的樹脂有助於提高強度，但木質(zhì)複合材料加工時需要使用低分子量/低粘度的聚乙烯，以便使纖維濕潤並提供良好的流動性。然而，TieqiLi發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)複合材料的可加工性更取決於木纖維，而不是聚合物的分子量。

另外，莫斯科Idaho大學的研究員LanceGallagher發(fā)現(xiàn)，用球磨機把100目的纖維磨至小於20祄的尺寸後，填料的表麵積被增大了，可加工性也得以改善。在HDPE中，當100祄纖維的填充量為50％時，斷裂強度為3190lb/in2（1lb=0.4536kg，lin=25.4mm）而38祄纖維具有同樣的填充量時，其斷裂強度為3625lb/in2（1lb=0.4536kg，lin=25.4mm），即提高了14％。結(jié)果表明，短纖維與聚合物結(jié)合得更好，致使其抗張強度提高。所以，在木質(zhì)複合材料體係中，短纖維的強度比長纖維大，這正好與以往的經(jīng)驗相反。