更加優(yōu)化的WPC型材擠出解決方案

文/本刊編譯（原文來(lái)自KraussMaffei Berstorff）

更加優(yōu)化的WPC型材擠出解決方案

文/本刊編譯（原文來(lái)自KraussMaffei Berstorff）

對(duì)于WPC（木塑復(fù)合材料）型材的擠出生產(chǎn)而言，由于其材料的特殊性，必須采用經(jīng)過(guò)特殊優(yōu)化的擠出機(jī)；而為了獲得更高的成本效益，也必須在直接擠出及兩步法擠出設(shè)備中做出正確選擇。對(duì)此，KraussMaffei Berstorff公司可為客戶(hù)提供更加優(yōu)化的擠出設(shè)備解決方案。

為剪力、溫度敏感WPC訂制的擠出機(jī)

KraussMaffei Berstorff的ZE同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，為直接WPC型材擠出以及針對(duì)兩步擠出過(guò)程的WPC復(fù)合物生產(chǎn)都提供了使人信服的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。除了模塊式螺桿和機(jī)筒系統(tǒng)外，該雙螺桿擠出機(jī)具有各種訂制的功能，使它們成為WPC加工的理想解決方案。

“木塑復(fù)合材料由于其良好的性能、低價(jià)格和高的環(huán)境相容性，正被越來(lái)越多地用于各種室內(nèi)外應(yīng)用的產(chǎn)品。新近的年增長(zhǎng)率已達(dá)到25%左右。”KraussMaffei Berstorff公司負(fù)責(zé)生物塑料配混和加工技術(shù)開(kāi)發(fā)的Kai Schwedthelm報(bào)告稱(chēng)，“特別是WPC裝飾型材在歐洲有真正的需求。”

然而，在生產(chǎn)WPC產(chǎn)品時(shí)，必須考慮其材料加工的特殊性。一方面，必須確保木材和塑料成分的最佳分散；另一方面，為了不影響木材成分，材料需要輕緩地處理，即必須在相對(duì)低的剪切載荷和溫度下進(jìn)行塑化。

KraussMaffei Berstorff公司的6D長(zhǎng)脫氣口提供了高的加工可靠性

KraussMaffei Berstorff的ZE系列同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)正是一款符合這種要求的機(jī)器。由于其特定的加工技術(shù)，該機(jī)器已在WPC加工中牢固地確立了自己的地位。最新的技術(shù)改進(jìn)進(jìn)一步滿(mǎn)足了材料的特殊要求。例如，加工段的塑化區(qū)域已被調(diào)整。通過(guò)把捏合和多過(guò)程元件進(jìn)行創(chuàng)新組合，熔融溫度就可以降低約10%，同時(shí)熔融效率和標(biāo)準(zhǔn)螺桿保持一致。此外，KraussMaffei Berstorff公司的工程師們成功改進(jìn)了纖維喂入?yún)^(qū)域。在這里，一根調(diào)整好的螺桿構(gòu)型再次產(chǎn)生了最佳效果。其他的工藝改進(jìn)通過(guò)6D長(zhǎng)的組合機(jī)筒元件來(lái)獲得，它們?cè)谑袌?chǎng)上是獨(dú)一無(wú)二的，是ZE擠出機(jī)的典型特點(diǎn)。這些元件使木材部分能被高效率地混合，并可除去加工過(guò)程中夾入的空氣。特別是6D長(zhǎng)脫氣口的采用確保可以脫除殘余的濕氣和揮發(fā)物，從而提高加工過(guò)程的可靠性。為防止熔體在脫氣口中上升，通常需要一個(gè)壓制（hold-down）系統(tǒng)，但是對(duì)于ZE擠出機(jī)并不需要。

該擠出機(jī)裝備了一個(gè)基于超喂料（Ultra Feed）技術(shù)的ZSFE側(cè)喂料機(jī)，這是一種特殊的真空技術(shù)，通過(guò)增加輕質(zhì)填料材料的表觀(guān)密度，來(lái)賦予更高的出料速率。采用這種側(cè)喂料機(jī)的設(shè)計(jì)，WPC加工的總出料速率與傳統(tǒng)的生產(chǎn)線(xiàn)相比，可以提高2.5倍。此外，混合區(qū)域中的螺桿外形也被優(yōu)化。這些獨(dú)特的多過(guò)程元件可使溫度降低約10%，并且還有助于改善材料的質(zhì)量。

Kai Schwedthelm總結(jié)了這種訂制解決方案的好處：“所有的優(yōu)化一起確保了WPC在適當(dāng)溫度下的低剪切加工。這賦予了更高的總出料速率，并且產(chǎn)品的力學(xué)性能沒(méi)有降低，甚至略有提高。”

在一臺(tái)反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)上生產(chǎn)的WPC裝飾型材

WPC裝飾型材：兩步法擠出用于提高成本效益

直接擠出過(guò)程把配混和成型整合在一個(gè)單一的生產(chǎn)周期中，它們提供明顯的好處是：材料僅一次暴露于機(jī)械/熱應(yīng)力下，這樣提高了最后成品的物理性能并且減少能量的消耗。然而，對(duì)于WPC（木塑復(fù)合材料）裝飾型材擠出而言，采用兩步法擠出卻可以帶來(lái)更高的成本效益。

WPC裝飾型材系統(tǒng)由用于基礎(chǔ)的板型材和邊條組成。它們有各種顏色和不同的截面。一步法生產(chǎn)過(guò)程包含了所有的步驟，涉及在一條單一生產(chǎn)線(xiàn)上，從配混開(kāi)始，然后成型，最后切割至一定尺寸。這樣一條生產(chǎn)線(xiàn)的核心組成部分是一臺(tái)同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。該生產(chǎn)線(xiàn)概念的好處是低的能量消耗，對(duì)材料的熱載荷也是最低的，而且材料僅被熔融一次。

直接擠出與兩步法工藝的成本對(duì)比是在4條完整配混生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，包括上游和下游設(shè)備。使用3臺(tái)ZE 60R×46D UTXi雙螺桿擠出機(jī)(擠出速率為350 kg/h)生產(chǎn)板材，使用一臺(tái)ZE50R×46D UTXi雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)基礎(chǔ)型材與邊條，達(dá)到高效率的擠出速率1 200 kg/ h。一步法生產(chǎn)線(xiàn)所需要的資金支出約347萬(wàn)歐元，每年的能量成本大約在12.3萬(wàn)歐元左右（由KraussMaffei Berstorff公司估算）。

傳統(tǒng)的兩步法工藝是在反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行，擠出速率為350 kg/h。其中：3條KMD 114-32/WPC擠出生產(chǎn)線(xiàn)被用于生產(chǎn)帶有不同顏色和截面的裝飾板；一臺(tái)KMD 75-32/WPC擠出機(jī)（擠出速率為150 kg/h)用于生產(chǎn)兩種更小的型材；一條包含一臺(tái)ZE 90R×48D UTi雙螺桿擠出機(jī)的高性能配混生產(chǎn)線(xiàn)（擠出速率為1 200 kg/h）被用于配混WPC材料。全套生產(chǎn)線(xiàn)配置的投資成本大約在308萬(wàn)歐元左右，估算的每年能量消耗成本是21.42萬(wàn)歐元。

兩大工藝的成本比較，顯示了兩步法擠出過(guò)程具有明顯的好處。雖然直接擠出可使每年電力成本節(jié)省約9.1萬(wàn)歐元，但投入的資金要高39萬(wàn)歐元左右。這意味著用電力成本的節(jié)省來(lái)攤銷(xiāo)投資成本將至少需要4年時(shí)間。

兩步法擠出工藝提供的其他好處是：在顏色和復(fù)合物改變上，以及在使用雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的WPC粒料上，有著更高的靈活性；為了進(jìn)入前景廣闊的WPC型材市場(chǎng)，那些已經(jīng)擁有部分設(shè)備的復(fù)合材料和型材生產(chǎn)商只需要購(gòu)買(mǎi)一些新增的機(jī)器就可以進(jìn)行生產(chǎn)。