木塑復(fù)合材料是指以低值或廢棄的生物質(zhì)材料為主原料，利用高分子界面化學(xué)原理和塑料填充改性的特點(diǎn)，配混一定比例的塑料基料，經(jīng)專業(yè)工藝處理后加工成型的一種可循環(huán)加工利用的新型材料。木塑材料的最大特性在于它同時(shí)具備了天然木材與合成塑料兩種材質(zhì)截然不同的基礎(chǔ)材料的多重優(yōu)點(diǎn)，它具有五大特點(diǎn)：

1、原料資源化；

2、產(chǎn)品可塑化；

3、應(yīng)用環(huán)?；?；

4、成本經(jīng)濟(jì)化；

5、回收再生化。

木塑復(fù)合材料生產(chǎn)設(shè)備就是為該材料提供生產(chǎn)，通過自主集成創(chuàng)新問世的新型設(shè)備。

一、木塑材料的生產(chǎn)設(shè)備 

     木塑復(fù)合材料的制造主要有擠出成型、熱壓成型、注塑成型等工藝，但目前應(yīng)用較廣、技術(shù)最為成熟的是擠出成型工藝。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，整條生產(chǎn)線所需設(shè)備主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

1.生物質(zhì)原料制備設(shè)備 該設(shè)備主要由木材削片機(jī)和木材磨粉機(jī)組成混合機(jī)組，主要用于木塑復(fù)合材料中生物質(zhì)原料的制備。該機(jī)組要求可以對(duì)各種木材和農(nóng)業(yè)剩余物進(jìn)行粉碎，并根據(jù)產(chǎn)品制造的要求生產(chǎn)出不同粒徑的生物質(zhì)粉體材料。

2.高速混料機(jī)組 該機(jī)組由高速熱混機(jī)和冷混機(jī)組成，熱混的物料自動(dòng)進(jìn)入，冷混的物料進(jìn)行冷卻混合，排除殘余氣體。主要用于各種樹脂與生物質(zhì)粉體材料的混合、干燥、配料、著色、脫揮等。

3.造粒設(shè)備 造粒設(shè)備的主要功能是使木/塑兩相材料實(shí)現(xiàn)預(yù)塑化的過程，能將生物質(zhì)粉體材料與塑料在熔融條件下實(shí)現(xiàn)均勻混合，為木塑復(fù)合材制品的生產(chǎn)進(jìn)行前處理。由于木塑熔體的流動(dòng)性較差，所以木塑材料造粒機(jī)與塑料造粒機(jī)的設(shè)計(jì)并不完全相同。針對(duì)不同的塑料，造粒機(jī)的設(shè)計(jì)也有所差異。通常用于聚烯烴類塑料的木塑復(fù)合材料造粒機(jī)采用的是平行雙螺桿擠出機(jī)。而用于聚氯乙烯的造粒機(jī)通常選用錐型雙螺桿擠出機(jī)，這是因?yàn)榫勐纫蚁闊崦舾行詷渲?，錐型雙螺桿擠出機(jī)具有較強(qiáng)的剪切力，且螺桿長(zhǎng)度較平行雙螺桿擠出機(jī)短，減少了物料在料筒中的停留時(shí)間。螺桿外徑從大到小成錐形設(shè)計(jì)，因此壓縮比相當(dāng)大，可以使物料在料筒中塑化得更充分、均勻。

4.擠出機(jī)在擠出成型的木塑復(fù)合材料制造過程中，擠出機(jī)是實(shí)現(xiàn)木塑復(fù)合材料制造的關(guān)鍵設(shè)備。其性能不但對(duì)材料的物理力學(xué)性能，也對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量產(chǎn)生很大的影響，由此影響到單位能耗和生產(chǎn)成本等。通常用于木塑復(fù)合材料生產(chǎn)的擠出機(jī)型主要為單螺桿擠出機(jī)和錐形雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)的主要作用為：完成物料的進(jìn)一步塑化，提供溫度均勻與組分均勻的熔體，進(jìn)行穩(wěn)定、可控制的輸送，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的進(jìn)行。

      單螺桿擠出機(jī)主要由三部分組成：擠出系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱、冷卻系統(tǒng)。擠出系統(tǒng)主要由螺桿和料筒組成；傳動(dòng)系統(tǒng)組要由電機(jī)、調(diào)速與傳動(dòng)裝置組成；加熱、冷卻系統(tǒng)主要由加熱器和制冷裝置構(gòu)成。這些系統(tǒng)均可采用集成模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。由于木塑復(fù)合熔體粘度較高，要求該螺桿具有較強(qiáng)的原料混煉塑化和輸送能力，因此需采用特殊設(shè)計(jì)的專用螺桿設(shè)計(jì)，以滿足生產(chǎn)的需要。

      雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

1.雙螺桿擠出機(jī)由兩根相互緊密嚙合的螺桿組成；

2.雙螺桿擠出機(jī)物料的輸送是正向位移輸送，其位移程度取決于一根螺桿與另一根螺桿相對(duì)應(yīng)的螺槽接近程度。所以，

緊密嚙合的反向旋轉(zhuǎn)螺桿中的物料能獲得最大的正向位移；

3. 雙螺桿擠出機(jī)中的物料輸送速度分布比單螺桿擠出機(jī)復(fù)雜得多。用于木塑復(fù)合材料制造的雙螺桿擠出機(jī)主要為平行和錐型雙螺桿兩大類。與單螺桿擠出機(jī)相比。雙螺桿擠出機(jī)在木塑材料的成型加工時(shí)具有如下特點(diǎn)：

1）單螺桿的物料輸送效率取決于固體物料的摩擦性能和熔體的粘度。在雙螺桿擠出機(jī)中，物料的輸送是靠正位移的原理進(jìn)行的，不會(huì)產(chǎn)生壓力回流。因此，物料較單螺旋擠出機(jī)相比易加入。

2）由于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)度較短，因此物料在雙螺桿擠出機(jī)中停留時(shí)間短，這一方面可避免木質(zhì)纖維熱降解的發(fā)生，還可降低功率消耗。

3）物料經(jīng)縱、橫向的剪切、混合，具有優(yōu)異的均化合塑化效果。

4）具有優(yōu)異的排氣和自潔功能。

5）雙螺桿擠出機(jī)的流率對(duì)口模壓力不敏感，用來擠出大尺寸和面積的制品比較有效。而單螺桿擠出機(jī)的流率對(duì)口模壓力比較敏感。

5.成型模具 

      模具是使木塑熔體冷卻成型獲得擠出制品的重要部件。由于木塑復(fù)合材料通常具有較高木粉含量，使熔體流動(dòng)性差且不易冷卻。因此常規(guī)的模具和定型設(shè)備已無法滿足生產(chǎn)的需要。對(duì)于生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的模具的設(shè)計(jì)除了要保證流道設(shè)計(jì)的圓滑過渡與合理的流量分配外，還需要口模的進(jìn)口區(qū)流線型化，這可以使熔體的臨界剪切速度增大10倍或多，從而減少熔體的破裂。此外，木塑復(fù)合熔體的臨界值將隨著口模的長(zhǎng)徑比和擠出溫度的提高而上升，并且與模具材料的關(guān)系較大，因此要求模具所使用的材料具有較高的熱容量。

二、木塑材料專用生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn) 

      木塑材料的擠出加工方式與主要設(shè)備雖然表面上與塑料相似，但作為一個(gè)具有邊緣性、多方位、專業(yè)化特點(diǎn)的新興產(chǎn)業(yè)，其裝備、技術(shù)和工藝涉及到化學(xué)工程、精細(xì)化工、精密機(jī)械、液壓傳動(dòng)、真空技術(shù)、熱力傳導(dǎo)、流體力學(xué)、傳感技術(shù)、電子自控、微機(jī)編程和物理化學(xué)等專業(yè)和學(xué)科，其生產(chǎn)設(shè)備獨(dú)具特色。經(jīng)過多年的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)踐證明木塑材料作為具有獨(dú)立特性的新型材料，其加工難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通塑料制品，生產(chǎn)設(shè)備也越來越傾向?qū)I(yè)化和

特殊化。木塑材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是保證木粉在高填充量的前提下確保有較高的流動(dòng)性和塑化性，從而促使塑料熔體能充分地與木粉結(jié)合，達(dá)到共同復(fù)合的目的，使產(chǎn)品具有較高的物理力學(xué)性能以及良好的使用性能，最終用較低的成本制造出具有優(yōu)良功能和高附加值的產(chǎn)品。與加工塑料相比，木塑材料的生產(chǎn)設(shè)備有許多新的特性和要求。由于木塑復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中，其原料中有大量的木材或其它生物質(zhì)材料存在，阻礙了熱量的傳遞，使得融體的塑化性能下降，流動(dòng)性變差，擠出阻力加大，螺桿扭矩增大，且木材在高溫下容易分解，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此這就要求在螺桿設(shè)計(jì)時(shí)采用特殊工藝，以滿足在較低溫度下具有良好的物料塑化性能和物料輸送功能。此外，由于大量的木粉存在，會(huì)增加設(shè)備中機(jī)筒和螺桿的磨損。因此用于木塑復(fù)合材料生產(chǎn)的設(shè)備所使用的鋼材也不能沿用傳統(tǒng)的塑料機(jī)械所使用的鋼材。由于木質(zhì)材料比重小、填充量大，加料區(qū)體積要比常規(guī)型號(hào)的大而長(zhǎng)；若木粉加入量大，熔融樹脂剛性強(qiáng)，還要求有耐高背壓齒輪箱；螺桿推動(dòng)力強(qiáng)，應(yīng)采用壓縮和熔融快、計(jì)量段短的螺桿，確保木粉停留時(shí)間短等等。同時(shí)，木塑復(fù)合材料在加工過程中的纖維取向程度對(duì)制品性能有較大的影響，所以必須要合理設(shè)計(jì)流道結(jié)構(gòu)，以獲得合適的纖維取向來滿足制品的性能要求。在模具設(shè)計(jì)方面，由于木塑復(fù)合材料融體流動(dòng)性較差，熔體自修復(fù)能力較差，極易造成熔體的破裂。

因此要求在模具設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)腔具有較高的光潔度或采用特殊材料進(jìn)行處理。

此外，木塑復(fù)合材料在相同強(qiáng)度要求下，厚度要比純塑料大，且其多為異型材料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這使得其冷卻較為困難，一般采用水冷，而對(duì)于截面積較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品還需采用特殊的冷卻裝置和方法。

三、木塑材料專用生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀 

      從科技發(fā)展的實(shí)例看，各種材料的混配復(fù)合是新材料發(fā)展的一個(gè)必然進(jìn)程，木塑材料也不例外。木塑材料的產(chǎn)業(yè)化推廣約起于上世紀(jì)80年代，主要誕生地之一是美國(guó)。初期的木塑材料一直是被當(dāng)作改性塑料來對(duì)待的。但隨著木塑材料生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，其制成品逐漸具備了諸如塑料、木材、金屬等單質(zhì)材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品特色逐步凸現(xiàn)，漸漸成為一類自成體系的新型材料。木塑材料所具有的各種優(yōu)點(diǎn)不僅非常符合建筑業(yè)、物流業(yè)、包裝業(yè)等領(lǐng)域的使用求，同時(shí)也解決了回收塑料、木材行業(yè)，甚至農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廢棄資源的再生利用問題，這就推動(dòng)和加速了木塑材料的研制進(jìn)程，使其最終形成了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)。

      目前國(guó)內(nèi)木塑專用設(shè)備的生產(chǎn)廠家數(shù)量較少，但其影響和作用一直在逐漸擴(kuò)大。作為相對(duì)龐大的塑料加工機(jī)械行業(yè)，雖有更多的企業(yè)欲躋身木塑專用設(shè)備生產(chǎn)行列，但囿于對(duì)木塑材料加工的理解不夠和工藝技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還有很多困難。但是，為數(shù)不多的木塑專用設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)展中也遇到人員、資金、規(guī)模等因素的局限，其發(fā)展也不順利。我們必須注意到的另一個(gè)現(xiàn)象是國(guó)外一些木塑專用設(shè)備制造企業(yè)，如：美國(guó)的米拉克龍·辛辛那提公司、戴維斯·丹頓公司、特克帕斯公司等長(zhǎng)期覬覦中國(guó)龐大的木塑材料市場(chǎng)。如果我們不在這個(gè)領(lǐng)域有果斷的措施和相應(yīng)的手段扶持國(guó)內(nèi)企業(yè)，作為在國(guó)內(nèi)制造業(yè)中為數(shù)不多的，能夠與歐美平等對(duì)話的新興的中國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)將會(huì)受到很大的擠壓。

四、鼓勵(lì)木塑材料專用生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展的理由 

      伴隨木塑復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)逐漸被發(fā)掘，2002年，該材料就已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院《2002高技術(shù)發(fā)展報(bào)告》；年，被列入國(guó)家科技部“863”項(xiàng)目和國(guó)家林業(yè)局“948”計(jì)劃，為此設(shè)立了專項(xiàng)課題組；2001－2006年，國(guó)家發(fā)改委（經(jīng)貿(mào)委）一直將木塑復(fù)合材料列為“國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化新材料專項(xiàng)項(xiàng)目”；2005年12月，國(guó)家發(fā)改委公布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2005本）》，其中鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)中有關(guān)或涉及到生物質(zhì)（木塑）復(fù)合材料的項(xiàng)目高達(dá)18項(xiàng)多；2006年1

月國(guó)務(wù)院發(fā)表的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要》中，列入優(yōu)先發(fā)展的68項(xiàng)主題中，生物質(zhì)（木塑）復(fù)合材料與五個(gè)領(lǐng)域的5個(gè)主題相關(guān)聯(lián)，在前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究中分別占有一席之地。在剛通過的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十一五規(guī)劃綱要》中，新型復(fù)合材料又榮幸入列。依據(jù)木塑企業(yè)調(diào)查情況和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，我們認(rèn)為：木塑復(fù)合材料體現(xiàn)了源于自然、融于自然、優(yōu)于自然、歸于自然的循環(huán)產(chǎn)品生命特征，符合“資源－產(chǎn)品－廢棄物－再生資源”的反饋式循環(huán)過程，

可以更有效地利用資源和保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家所倡導(dǎo)的“以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程相互和諧，促進(jìn)資源永續(xù)利用”的目標(biāo)。同時(shí)也符合

《當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備（產(chǎn)品）目錄》的各項(xiàng)推薦原則。

       根據(jù)現(xiàn)有調(diào)查表明，木塑材料目前的適用范圍幾乎可以涵蓋所有原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其它相似復(fù)合材料現(xiàn)在的使用領(lǐng)域。已開始涉及到的木塑材料應(yīng)用范圍包括：墻裙、窗套、套門、樓板、連廊、隔斷、頂棚、包邊、柵欄、棧橋、桑拿房、休息亭、汽車庫(kù)、船甲板、家具飾件、水上通道、露天座椅、樓梯踏步、露天平臺(tái)、建筑模板、集裝箱鋪板、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)座椅、輕軌隔音墻、多功能墻隔板、高速公路隔音墻等；可以說木塑材料已開始滲入建筑、家裝、家具、汽車、交通、物流、包裝、園林、市政、環(huán)保、體育，甚至軍事領(lǐng)域，輻射面和影響力正逐年擴(kuò)大，應(yīng)用前景十分廣闊。木塑材料作為北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)場(chǎng)館及配套設(shè)施的選用材料，其影響力非常巨大。從市場(chǎng)應(yīng)用的需求分析，國(guó)內(nèi)木塑企業(yè)最有可能在以下領(lǐng)域開始規(guī)模性拓展：

1、建筑材料：包括基材、墻材、地板、裝飾材以及建筑模板等系列；

2、戶外設(shè)施：包括柵欄、鋪板、地板、立柱、扶手等幾大類產(chǎn)品；

3、物流運(yùn)輸：主要有包裝箱、集裝箱板、輕、重型托盤等等；

4、交通設(shè)施：譬如隔欄、隔板、護(hù)墻、標(biāo)示牌等等；

5、家具用品：譬如衣柜、櫥柜、茶幾、花架等等。

      盡管目前國(guó)內(nèi)各個(gè)省區(qū)木塑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程不盡一致，綜合各方面的因素，中國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)到了新一輪發(fā)展的臨界點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)在的條件預(yù)測(cè)，至“十一五”結(jié)束，我國(guó)的木塑產(chǎn)銷量有望突破50萬噸，產(chǎn)值超過50億元人民幣；到“十二五”期間，我國(guó)的木塑材料總產(chǎn)量有望趕上美國(guó)，達(dá)到100萬噸/年的水平，從而進(jìn)入世界木塑大國(guó)、強(qiáng)國(guó)的行列；而以目前我國(guó)10萬噸左右的生產(chǎn)能力，其生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展空間可謂空前廣闊。