在建筑門窗業(yè)內(nèi),塑料異型材和木材的使用一直處在激烈的競爭之中。當優(yōu)質木制產(chǎn)品越來越受到人們青睞,原木產(chǎn)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(yè)的發(fā)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(jīng)在諸多方面成功地實現(xiàn)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。
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(jié)后經(jīng)機械粉碎、研磨而得。主要是使用木制品加工行業(yè)生產(chǎn)中的邊角余斜和木屑。其顏色根據(jù)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(jīng)塑煉和造粒即可獲得木塑復合粒料。
顆粒料根據(jù)不同的型材發(fā)泡要求配置了發(fā)泡及調節(jié)體系。
顆粒料根據(jù)不同的顏色要求,結合木粉添加量配置了顏料調節(jié)體系。
造粒的成品原料根據(jù)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(jīng)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(jù)木纖維填充量的多少和發(fā)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(yōu)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(yōu)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(xiàn)場行施工,給門窗的運輸和安裝帶來很多方便。
表1所示數(shù)據(jù)為新加坡工業(yè)鑒定局根據(jù)英國標準規(guī)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(shù)據(jù):
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?shù)挚?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(qū)的產(chǎn)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(qū)的溫度有非常嚴格的控制:一方面各區(qū)溫度要適合發(fā)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(nèi)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,而用于門窗的型材,則應設計較大壁厚,通常在5-7mm。
[$page] 2.2 通常是低發(fā)泡制品
根據(jù)使用場合和功能要求的不同,木塑復合型材的發(fā)泡率有高有低,裝飾型材一般采用相對較高的發(fā)泡率(600kg/m3左右),用作門窗構件的型材則采用較小的發(fā)泡率(800kg/g3左右 )。結皮厚度則可以根據(jù)要求通過工藝在一定范圍內(nèi)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(shù)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。
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