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木塑(WPC)生产工艺

发表时间:2019-11-25 15:41

木塑(WPC)生产工艺.jpg

一、什么是木塑?

木塑,即木塑复合材料(Wood- Plastic Composites,WPC),是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料,指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,代替通常的树脂胶粘剂,与超过 35%-70%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料,再经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺,生产出的板材或型材。

目前主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材,称之为挤压木塑复合板材。


二、木塑可以应用在哪些地方?

木塑室内门、踢脚线、整体橱柜、衣柜、外墙挂板、天花吊顶、装饰墙板、户外地板、护栏立柱、塑钢凉亭、园林护栏、阳台护栏、围圃栅栏、休闲长椅、树池、花架、花箱空调架、空调护罩、百叶窗、路面标示牌、运输托盘等等。


三、木塑种类

木塑的概念和产品被带入国内市场后,受到部分公司和消费者所看好,随之木塑产品便显露出来在建筑材料市场上。国内木塑主要的材料分为PE木塑和PVC木塑两大类:

1PE木塑

优点:

PE木塑材料有优秀的防水性和防腐性,硬度高,受热易变型屈曲,但采用加厚或多孔空心结构效果好。

缺点:

1)产品室外运用生存的年限有限;现用3-5年;

2)抗氧化和抗光分解能力较差,就算加入抗氧气剂和UV借鉴剂,效果也不太理想,还会影响产品强度和色牢度;

3)产品外表颜色纯一,没有木质感,外观效果较差。


2PVC木塑

优点:

1PVC木塑产品可以用新料,也可以用旧料做(而PE用新料做则成本太高,产品没有办法走进市场),改性也较容易,补充的量看产质量量而定;

2PVC可以做成低发泡的木塑产品,这样成本更低,认为合适可使用共挤形式(双料儿多料共挤或钢塑共挤),强度和木纹感都不错;

3PVC可以二次加工、多样外表纹饰或油漆涵盖UV漆,产品好看且色牢度好;

4PVC木塑制品的防水防腐性也一样优良。


3PE木塑和PVC木塑的差别

1)制法不同:PE木塑产品的制备主要采取冷推法;PVC木塑产品的制备可分真空成型、冷推法和三辊遏抑。

2)原料不同:PE木塑的材料主要是二、三级PE回收料加木粉、钙粉和少量改性剂。制造PVC木塑的材料主要是PVC树脂粉、PVC回收料、木粉、石粉和部分改性剂等等。

3)性能不同:PE木塑产品重,硬度高、脆性大、蠕变也大。PVC木塑产品重量轻、硬度差、韧性好、有蠕变,没有PE木塑产品大。

4)用途不同:PE木塑的产品主要是以室外园林建设为主,绿可木如护栏、地板、垃圾桶、花池,托盘等等。 PVC木塑产品主要是室内一点扮饰料,如门、地板、踢脚线,门套等等。

另外,木塑材料还有一个较好的门类—–ABS木塑,ABS木塑产品易加工、强度好,也可以做木纹效果,好看不易损坏。


四、着色剂的制备和选用

一般型材厂家自己不制备着色剂,而是通过供应商来提供,那么生产厂家就会通过与供应商的沟通来确定满足产品色彩和质量要求的着色剂。首先一点,无论是颜料还是染料都应该是无毒的(不含重金属,如:铅、镉等)。


1、着色剂的制备

根据经验,塑料异型材着色剂最好的方法就是制成色母粒后再磨粉处理。这样同时解决了色母粒分散性差和颜色色粉飞扬这两个问题。

因为色母粒由聚合物载体、色剂、分散剂等组成,如果需要可加入稳定剂、成核剂、润滑剂等添加剂。直接拿色母粒来与配混料混合后,由于物理形态不一样或受热、受螺杆剪切力程度不同的影响,有可能色母粒得不到同步充分塑化,在塑料异型材表面形成木纹状条纹(木纹型材就是利用了这种不同步塑化的原理);如直接拿颜色色粉与配混料混合,混料时飞扬和交叉污染特别严重,且混料和挤出时不能保证色剂完全分散,因色粉特别是有机颜料的团聚倾向很大,会导致挤出时型材表面色带或由于没有良好的发挥着色力的效应而造成色差。

经造粒后再磨粉的优点:分散性好;无粉尘污;生产中转换颜色时清洗混料锅简便,浪费少;挤出时可不停机直接切换或用空白料中间过度后可连续生产,产生废品少,且易于回收。


2、着色剂材料的选用

在着色剂材料的选用上,要根据实际需要。但实践证明,只有少部分着色剂才能达到某种特殊要求,并不是每一种着色后的聚合物都能真正需要达到要求。实际操作上往往不能满足其功能上的需要,有时做些让步是可行的,并且相当正常。每一种着色剂都有自己的优缺点,一定程度上是由它的化学性质造成的,要达到某种效果,必定要丧失一部分功能。

1)颜料和染料配合使用

用颜料着色的塑料制品所呈现的颜色是颜料粒子(结晶)表面对光线的吸收,反射和散射的共同效果,称为丁达尔效应(Tyndall.Effect),颜色不很亮丽。用染料着色的塑料制品所呈现的颜色只是吸收和反射的共同作用,颜色特别明艳。这也就是说,在某种情况下需要同种或不同种颜料和染料配合使用才能达到其中效果。

2)钛白粉如何使用

大多数色母粒制造商在个别浅色着色剂配制时要添加一定比例的钛白粉,但往往有些颜料或染料的耐光牢度受到影响,呈下降趋势,由原来的78级下降到67级。且凡是含钛白粉的浅色型材,在老化对比测试时会白化呈浅灰相。而不含钛白粉用碳黑调色的着色剂生产的型材,老化对比测试时首先会黄变,然后变棕、变黑。这是由于这两种物质的晶体结构和化学性质决定了其往制品表面迁移的特性,对本色形成了遮盖力。

3)同色异谱现象

值得注意的是塑料异型材有时出现的同色异谱现象。同色异谱现象是指两种颜色的物体在阳光下显示同一种颜色,而在人工光源下色调上有轻微差别(反之亦然)。同色异谱原理在于颜色产生的物理过程,物体的颜色是几种同时使用的着色剂的加和。

木塑(WPC)生产工艺2.jpg

同色异谱问题


一方面,每一种着色剂反射和吸收的关系是确定的,并且取决于光源波长。另一方面,每一种光源显示了它们特定的光谱。对日光和人工光源详细测试证明,两者波谱和强度上存在相当大的差异,正是这些差异造成了同色异谱现象。

此种现象只能减少,不能完全避免。所以同一种颜色,不同厂家的配色人员经常采用略有不同的着色剂配相同的颜色,这也就是两个厂家同一种颜色的样板永远对不到一块的原因。为两个同一颜色的样品配色时,只有选择完全相同的着色剂(包括生产厂家、型号、批次),才能防止同色异谱现象。

4)晶体尺寸和晶型对颜料色调有影响

化学结构相同的颜料的色调,除其他标准外,取决于晶体尺寸和晶型,因此,不同的制造商生产的颜料在色调上有差别,如果不重新配色的话,它们不可以交换使用。与颜料相反,染料的色调仅取决于其化学结构,如果纯度相同,由不同生产商合成的化学成分相同的染料可以交换使用,没有任何问题。

5)粉化和析出现象

另外,通体彩色塑料异型材在户外经长时间气候影响后会产生粉化和析出现象也会造成颜色产生变化,这就要求配方本身要加强,如填料的种类和添加份数,润滑剂的类型和用量。

6)总结

综合上述,影响通体彩色塑料异型材加工初期和后期户外使用最终颜色的因素很多,不仅仅是着色剂本身的耐光牢度、耐候性、化学稳定性、耐迁移性等要有保障之外,而且塑料异型材配方组分的耐老化性能首先要加强,才能保证塑料异型材整体的耐老化性能和质量。

但是任何事物并不是绝对的,凡是着色的物品都会退色,只不过是一个时间长短和程度大小的问题。通体彩色塑料异型材的吸热会比白色塑料异型材强的多。

实验证明,在空气温度为33℃时,PVC本体色(白色)43℃,黑色73℃,棕色60℃。那么,这就会造成型材的热变形和分子结构的蠕变和分解,这是由于聚合物树脂分子结构中含双键、不完善结晶、链的断裂等缺陷造成的,这些缺陷吸收能量时也导致光诱导破坏的同时发生,塑料异型材老化后的残留强度会受很大影响。而且并不是所有通体彩色塑料异型材的耐候性都能满足户外要求,这就建议塑料异型材生产厂家在与客户进行沟通时要有选择地推荐,如:黑色、墨绿色、咖啡色、深灰等深色调颜色。


五、木塑配方体系各种组分对颜色的影响

1PVC树脂。

加工塑料异型材一般用聚合度1000SG5型),K值在6668之间的硬型树脂。虽然树脂供应商的牌号和生产工艺各有不同,但一般型材厂家的树脂选用是固定的,不会随意更改。但用乙炔法生产的树脂存在批次不稳定因素,如若选用最好采用同一批次。

而且,着色剂是由载体、色剂和添加剂三部分组成的,着色剂与PVC树脂有某种程度的不相溶性,因此选择着色剂的载体时,应与要被着色的树脂为同一类型,反之亦然。

2、稳定剂。

稳定剂对塑料制品的耐光牢度和耐候性有积极的影响,稳定剂分:热稳定剂和光稳定剂。同理不只型材配方中要添加此类助剂,着色剂本身也要添加,而且最好与型材配方中的型号、批次、生产厂商一致。

3、抗氧化剂。

抗氧化剂对聚合物的色泽有良好的保护作用,一般主辅抗氧化剂搭配使用有优异的热稳定性和抗氧性。目前在塑料行业应用最好的是瑞士汽巴公司生产的1010,一般与ETHAPHOS368BTHANOX310DLTP等配合使用能发挥协同效应,用量一般在0.31.0%之间。

4、紫外线吸收剂。

在聚合物中添加紫外线吸收剂可降低阳光对聚合物树脂的损害,但不能完全避免这种损害。实验表明,添加紫外线吸收剂不能保护聚合物的表面,因为它首先在聚合物内部起作用,因此添加紫外线吸收剂的目的是在聚合物链反应开始之前使自由基失去活性。常用的型号有UV-9UV-531UV-35UV-327等,而在塑料异型材中更为常用的是UV-531。且紫外线吸收剂与受阻胺(HALS)结合使用有化学协同效应。

5、润滑剂。

配方中润滑剂的选用也非常关键,好的润滑剂会赋予塑料异型材高品质的光洁度。一般选用氧化聚乙烯蜡、PEOPEEBS等。尽量不用石蜡,石蜡挤出时的严重析出会缩短清模时间,影响制品光洁度,且严重时会直接影响型材的物理性能。

6、其他注意事项

在塑料异型材加工过程中,树脂和着色剂在粉末状态下流动都会产生静电,加入抗静电剂能避免粉料在输送和喂料时由静电引起的架桥现象。

在配方中添加着色剂生产同一种通体彩色塑料异型材时,型材配方不变,任何一种助剂的切换都会对颜色造成影响,特别是稳定剂或碳酸钙切换后造成的型材制品色差很大。

六、木塑参考配方

配方一:(PVC微发泡木塑配方

PVC(SG7或者SG8)                   100份

钙锌复合稳定剂TG-200                 2.5份

CPE                                             6份

ACR(TG-401)                           2份

泡孔调节剂(TG-530)                  5份

ADC发泡剂 (TG-71)                      0.5份

增塑剂                                         3份

CaCO3                                        8份

木粉(80—100目)                     30-40份

硬脂酸                                         1份

PE蜡                                           0.6份


配方二:

PVC: 100(K-57)                   100

木粉                                    36

碳酸钙                                 20-40

发泡调节剂TG-90H               8

润滑剂                                 2

复合铅盐稳定剂     (TG302)   4.3

PE蜡                                   0.6

黄发泡AC (TG70)                 0.8

白发泡NC                            0.2

ACM改性剂                         4

ACR(TG201)                   1.6

硬脂酸SA1801                     0.7

DOP                                   3.6

这个配方的比重在0.42-0.46,发泡调节剂的粘度要大,熔体强度大,加上ACM之后韧性好。


配方三:
PVC树脂粉                    75

CPE135A                      3

发泡调节剂TG-90H        6
AC发泡剂 (TG-71)         0.4

铅盐稳定剂(TG34)     3.5
发泡促进剂                   0.4

抗收缩剂KS-01             2-6
碳酸钙                         23

环氧大豆油                    3
发泡破碎料                   10-30

配方四:
PVC树脂粉                     75
PVC复合稳定剂                2.2

CPE135A                        3
发泡调节剂TG100             6
AC发泡剂 (TG-71)            0.4
发泡促进剂组合物             5
发泡促进剂                       0.4
氧化PE蜡                          0.1
碳酸钙                              11.5
木粉                                 11.5
环氧大豆油                        4
含木粉的发泡破碎料           10-30


配方五:(PVC木塑发泡板材)

聚氯乙烯(SG-5、6、7)               100

复合稳定剂                                    3.5

高效内、外润滑剂                           0.5~2.0

AC发泡剂 (TG-71)                          0.3~0.5

ACR发泡加工助剂 (TG100A)            5.0~8.0

填料                                              4.0~6.0

阻燃剂                                           2.0~3.0

成核剂                                           0.2~0.7

增塑剂                                           5.0~10.0

改性处理木粉                                  20.0~30.0


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