本發(fā)明涉及木塑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種仿木木塑共擠型材及其制備方法的設(shè)計。

背景技術(shù)：

木塑材料是一種近幾年才發(fā)展起來的一種新型環(huán)保材料，它是利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，與35％-70％左右的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，再經(jīng)擠壓、模壓等塑料加工工藝，生產(chǎn)出的板材。然而，木塑材料也有無法忽視的缺點，最常見的問題就是耐熱性和耐紫外線能力較差，在長時間處于強陽光下或過熱環(huán)境時，木塑材料容易褪色變形，甚至開裂。同時由原料本身決定了木塑材料質(zhì)地較脆，韌性不夠，抗撞擊性不強。另外，與原木材料相比，木塑材料顏色和花紋不自然，缺乏真實感。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中耐紫外線能力差、容易褪色變形、外觀不自然的缺點，提供了一種仿木木塑共擠型材及其制備方法。

本發(fā)明解決了耐紫外線能力差、容易褪色變形、外觀不自然的問題，本設(shè)計方案在原料中加入了抗紫外線母粒，用于在木塑材料表面形成保護層，阻隔紫外線。還在原料中添加了高密度聚乙烯，能夠有效提高木塑材料的抗沖擊能力，還添加了沙林樹脂來增加木塑材料的耐磨損和耐化學(xué)藥品的性能。以及選擇添加乙烯丙烯酸共聚物作為增容劑，提高木塑材料的拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能。利用添加顏色色母為木塑材料著色，減少材料因老化產(chǎn)生的顏色變化。同時利用壓花和打磨工藝，令成品的木塑材料表面擁有立體逼真的花紋。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決：

一種仿木木塑共擠型材，包括芯層和外層，以重量份數(shù)計，芯層原料包括木粉50-65份，塑料25-35份，潤滑劑1-5份，偶聯(lián)劑1-5份，色粉1-5份；外層原料包括分子量范圍為40000-300000的高密度聚乙烯30-60份，沙林樹脂20-40份，顏色色母2-6份，抗紫外線母粒2-6份；外層包裹在芯層表面。

其中，潤滑劑用于在物料熔融擠出過程中降低融壓，提高流動性，得到適宜的物料擠出速度；偶聯(lián)劑可以提高木粉和塑料之間的界面狀況，解決木粉在熔融的塑料中分散效果較差、流動性差、擠出成型困難等問題。分子量范圍為40000-300000的高密度聚乙烯加工溫度較低，能夠有效避免加工過程中木粉的炭化，高密度聚乙烯分子鏈柔性好，變形能力強，能夠有效提高木塑材料的抗沖擊能力和彎曲強度。沙林樹脂具有優(yōu)異的低溫抗沖擊韌性，出色的抗磨損、耐刮磨性能，出色的抗化學(xué)物品性能，優(yōu)異的熔體強度，同時沙林樹脂本身無色透明，光澤柔和，十分適用于木塑表面材料的制備。顏色色母可以為木塑材料著色，同時能夠有效保護木塑材料，減少因老化而造成的顏色變化。抗紫外線母粒能在木塑材料表面形成保護層，能夠阻隔小于400nm波長的所有紫外線，對木塑材料老化具有抑制作用。

作為優(yōu)選，以重量份數(shù)計，外層原料還包括不大于5份的乙烯丙烯酸共聚物，不大于10份的聚丙烯。由于木纖維表面存在大量極性羥基，呈親水性，而塑料表面呈疏水性，為使兩者之間界面相容，采用乙烯丙烯酸共聚物進行化學(xué)改性，能夠令得到的木塑材料的拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能都有所提高。聚丙烯強度高于聚乙烯，加入聚丙烯能夠增強木塑材料的強度。

一種仿木木塑共擠型材制備方法，包括以下步驟：

以重量份數(shù)計，選用芯層原料和外層原料備用，

第一步，將木粉、塑料、潤滑劑、偶聯(lián)劑、色粉經(jīng)充分混合后，通過造粒機熔融造粒得到直徑為2-3mm的芯層料粒子；

第二步，將高密度聚乙烯、沙林樹脂、乙烯丙烯酸共聚物和聚丙烯經(jīng)充分混合后，通過造粒機熔融造粒得到直徑為2-3mm的外層功能粒子；

第三步，將外層功能粒子和抗紫外線母?；旌虾蠓譃閮煞荩謩e混合不同顏色的顏色色母，將充分混合后的粒子分別倒入兩臺擠出機的料斗，兩臺擠出機相互連接；兩臺擠出機分別對倒入的粒子進行加熱熔融得到熔融的外層料，并將外層料高壓推擠進入共擠模具；

第四步，將芯層料粒子加入第三臺擠出機的定量加料斗，擠出機對芯層料粒子進行加熱熔融，高壓推擠進入共擠模具；共擠模具同時擠出芯層和外層，外層包裹在芯層表面，一起出口模。

作為優(yōu)選，還包括第五步，將從共擠模具擠出成型的型材通過壓花工藝壓出花紋，經(jīng)切割后再使用多道滾輪刷對型材表面進行打磨處理。第五步對剛擠出的型材表面進行打磨或拋光，使得型材表面呈現(xiàn)啞光或者亮光效果，滿足不同的使用需求，同時去除在擠出過程中可能形成的毛刺。

作為優(yōu)選，制備外層料使用的兩臺擠出機相互連接，其中一臺擠出機的機頭通過一個合流芯連接在另一臺擠出機的機筒的靠近料斗一側(cè)三分之一處。前一臺擠出機向另一臺擠出機輸送已經(jīng)熔融但顏色不同的物料，被連接的擠出機同時也在對從料斗加入的物料進行加熱熔融，若是兩臺擠出機的連接處過于靠近料斗，通過料斗進入機筒的物料還沒有徹底熔融軟化，無法與另一種顏色物料進行混合；若是連接處太遠離料斗，那么兩種顏色的熔融物料可能尚未充分混合便被擠出，基礎(chǔ)的木塑表面會有大面積色塊，并不美觀，因此總結(jié)經(jīng)驗后得到當連接處處于靠近料斗一側(cè)三分之一處能夠令兩種顏色的物料充分混合，得到最佳效果。兩臺擠出機中熔融的物料顏色不同，當混合到一起后，在擠出時會在型材表面形成偏向于自然木料的花紋。

作為優(yōu)選，壓花工藝采用的花輥圖案深度為0.5-3mm?；ㄝ伩梢圆捎美z紋和年輪紋，這兩種紋路完全仿照自然木材的特點，壓出的花紋也更加自然逼真，或者采用具備特殊花紋的花輥，滿足不同需求?；ㄝ亯撼龅膱D案高度能達到0.5-3mm，使木塑材料表面觸感更加真實立體，外觀更加自然生動。

作為優(yōu)選，滾輪刷包括摻雜了硬質(zhì)顆粒的一種或幾種改性樹脂制成的樹脂條，樹脂條纏繞在滾輪刷的金屬滾輪上。根據(jù)需要，可以通過改變硬質(zhì)顆粒的大小、種類和密度，以及樹脂條的長短和直徑等因素，自由組合出不同的滾輪刷，通過多道滾輪刷結(jié)合不同轉(zhuǎn)動頻率對材料表面的打磨，能夠達到多種效果，如啞光、粗糙、光亮，細絲、條紋等，滿足不同使用需求。

作為優(yōu)選，制備芯層料粒子時，造粒機的塑化溫度為150-220℃，剪切壓強為20-30Mpa；制備外層功能粒子時，造粒機的塑化溫度為150-200℃，剪切壓強為20-30Mpa。在此溫度和壓強下，制備的粒子既保持性質(zhì)穩(wěn)定，又容易成型，不發(fā)生粘連。

作為優(yōu)選，芯層料擠出時，擠出機的工作溫度為140-210℃；制備和擠出外層料時，擠出機的工作溫度為140-220℃。在此溫度下，利于擠出的型材及時進行壓花，保證了壓制的花紋的清晰度和深度，同時避免了材料在離開擠出機后就軟化變形。

作為優(yōu)選，外層料制備和擠出時使用的擠出機為單螺桿擠出機；芯層料擠出時使用的擠出機為錐形雙螺桿擠出機。單螺桿擠出機主要用于擠出軟、硬聚氯乙烯、聚乙烯等熱塑性塑料，可加工多種塑料制品，亦可用于熔融造粒。單螺桿擠出機不利于粉狀原料的添加，相比之下雙螺桿擠出機不會出現(xiàn)壓力回流，能夠加入粉狀原料；因此使用錐形雙螺桿擠出機來制備木粉占比較多的芯層料。

本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果：制備木塑材料時，擠出過程順滑不斷裂，擠出的物料及時成型。得到的木塑材料具有較好的拉伸性能、沖擊性能和彎曲性能。木塑材料表面能夠抗紫外線、抗化學(xué)藥品、抗磨損，老化速度慢，不易褪色。另外，材料表面更加自然生動，仿木效果更加逼真，更有層次感。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1型材縱截面示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1型材生產(chǎn)線示意圖。

圖3是本發(fā)明兩臺單螺桿擠出機連接示意圖。

圖4是兩臺單螺桿擠出機連接處橫截面示意圖。

圖5是高密度聚乙烯含量對木塑彈性模量影響的變化曲線圖。

圖6是高密度聚乙烯含量對木塑彎曲強度影響的變化曲線圖。

以上附圖中各數(shù)字標號所指代的部位名稱如下：其中，1—合流芯。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1

如圖1所示，斜線部分表示外層，外層與外層之間為芯層。一種仿木木塑共擠型材，包括芯層和外層，以重量份數(shù)計，芯層原料包括木粉55份，塑料30份，潤滑劑5份，偶聯(lián)劑5份，色粉5份；外層原料包括分子量范圍為40000-300000的高密度聚乙烯53份，沙林樹脂30份，顏色色母6份，抗紫外線母粒4份；外層包裹在芯層表面。外層原料還包括1份的乙烯丙烯酸共聚物，7份的聚丙烯。

潤滑劑用于在物料熔融擠出過程中降低融壓，提高流動性，得到適宜的物料擠出速度；偶聯(lián)劑可以提高木粉和塑料之間的界面狀況，解決木粉在熔融的塑料中分散效果較差、流動性差、擠出成型困難等問題。高密度聚乙烯分子鏈柔性好，變形能力強，能夠有效提高木塑材料的沖擊強度和彎曲強度。沙林樹脂具有優(yōu)異的低溫抗沖擊韌性，出色的抗磨損、耐刮磨性能，出色的抗化學(xué)物品性能，優(yōu)異的熔體強度。

抗紫外線母粒能在木塑材料表面形成保護層，能夠阻隔小于400nm波長的所有紫外線，對木塑材料老化具有抑制作用。本實施例中選用了4份的抗紫外線母粒，在整個外層原料中占4％的含量，此時得到的木塑材料對紫外線的阻隔效果能達到100％?？棺贤饩€母粒含量過小時，木塑材料表面易受紫外線侵蝕而老化，含量過大時造成浪費并且會造成木塑材料顏色渾濁。

如圖2所示，以重量份數(shù)計，選用芯層原料和外層原料備用，

第一步，將木粉、塑料、潤滑劑、偶聯(lián)劑、色粉經(jīng)充分混合后，通過造粒機熔融造粒得到直徑為2-3mm的芯層料粒子；造粒機的塑化溫度為175℃，剪切壓強為25Mpa；

第二步，將高密度聚乙烯、沙林樹脂、乙烯丙烯酸共聚物和聚丙烯經(jīng)充分混合后，通過造粒機熔融造粒得到直徑為2-3mm的外層功能粒子；造粒機的塑化溫度為175℃，剪切壓強為25Mpa；

第三步，將外層功能粒子和抗紫外線母粒混合后分為兩份，分別混合不同顏色的顏色色母，將充分混合后的粒子分別倒入兩臺擠出機的料斗，兩臺擠出機相互連接；兩臺擠出機分別對倒入的粒子進行加熱熔融得到熔融的外層料，并將外層料高壓推擠進入共擠模具；使用的兩臺擠出機為單螺桿擠出機，擠出機的工作溫度為165℃；

第四步，將芯層料粒子加入第三臺擠出機的定量加料斗，擠出機對芯層料粒子進行加熱熔融，高壓推擠進入共擠模具；使用的擠出機為錐形雙螺桿擠出機，擠出機的工作溫度為165℃；共擠模具同時擠出芯層和外層，外層包裹在芯層表面，一起出口模。

第五步，將從共擠模具擠出成型的型材通過壓花工藝壓出花紋，經(jīng)切割后再使用多道滾輪刷對型材表面進行打磨處理。壓花工藝采用的花輥圖案深度為2.5mm。滾輪刷包括摻雜了硬質(zhì)顆粒的一種或幾種改性樹脂制成的樹脂條，樹脂條纏繞在滾輪刷的金屬滾輪上。

如圖3所示，兩臺單螺桿擠出機通過合流芯1連接，其中一臺單螺桿擠出機的機頭連接合流芯1進口，合流芯1出口與另一臺單螺桿擠出機的機筒的靠近料斗一側(cè)三分之一處相連接，使兩臺單螺桿擠出機內(nèi)的物料能夠流通。與合流芯進口連接的擠出機向另一臺擠出機輸送已經(jīng)熔融但顏色不同的物料，與合流芯出口連接的擠出機同時也在對加入的物料進行加熱熔融，若是兩臺擠出機的連接處過于靠近料斗，通過料斗進入機筒的物料還沒有徹底熔融軟化，無法與另一種顏色物料進行混合；若是連接處太遠離料斗，那么兩種顏色的熔融物料可能尚未充分混合便被擠出，基礎(chǔ)的木塑表面會有大面積色塊，并不美觀，因此總結(jié)經(jīng)驗后得到當連接處處于靠近料斗一側(cè)三分之一處能夠令兩種顏色的物料充分混合，得到最佳效果。兩臺擠出機中熔融的物料顏色不同，當混合到一起后，在擠出時會在型材表面形成偏向于自然木料的花紋。

如圖4所示，合流芯1呈漏斗狀。兩臺單螺桿擠出機對倒入的粒子進行加熱和熔融，一臺單螺桿擠出機內(nèi)的熔融物料通過合流芯1流通到另一臺單螺桿擠出機的機筒中，混合之后得到熔融的外層料，兩臺擠出機中熔融的物料顏色不同，當混合到一起后，在擠出時會在型材表面形成偏向于自然木料的花紋。

實施例2

本實施例中的一種仿木木塑共擠型材，包括芯層和外層，以重量份數(shù)計，芯層原料包括木粉55份，塑料30份，潤滑劑5份，偶聯(lián)劑5份，色粉5份；外層原料包括分子量范圍為40000-300000的高密度聚乙烯40份，沙林樹脂40份，顏色色母6份，抗紫外線母粒6份；外層包裹在芯層表面。外層原料還包括8份的聚丙烯。

如圖5所示，原料中高密度聚乙烯的含量不同，所得到的木塑材料性能也不同。隨著高密度聚乙烯含量增加，所得到的木塑材料彈性模量也隨之增大，在高密度聚乙烯含量在20％-40％之間時，能得到彈性模量較好的木塑材料。含量超過40％之后彈性模量又會下降。本實施例中高密度聚乙烯含量約占外層原料的40％，所得到的木塑材料具備較好的彈性模量。該配方能夠有效的減少木塑材料由于長期使用或者用力撞擊產(chǎn)生變形的問題。

如圖6所示，隨著高密度聚乙烯含量增加，所得到的木塑材料彎曲強度也隨之增大，在高密度聚乙烯含量在40％時，能得到最佳的彎曲強度。含量超過40％之后彎曲強度就會下降。本實施例中高密度聚乙烯含量約占外層原料的40％，所得到的木塑材料具備最佳的彎曲強度。該配方能夠增大木塑材料的強度，減少木塑材料由于長期使用或者用力撞擊產(chǎn)生斷裂的情況。

其余皆與實施例1相同。

實施例3

本實施例中的一種仿木木塑共擠型材，包括芯層和外層，以重量份數(shù)計，芯層原料包括木粉55份，塑料30份，潤滑劑5份，偶聯(lián)劑5份，色粉5份；外層原料包括分子量范圍為40000-300000的高密度聚乙烯40份，沙林樹脂40份，顏色色母5份，抗紫外線母粒5份；外層包裹在芯層表面。外層原料還包括5份的乙烯丙烯酸共聚物，5份的聚丙烯。

木、塑材料的復(fù)合過程中，由于木纖維表面存在大量極性羥基，呈親水性，而塑料表面呈疏水性，為使兩者之間界面相容，采用乙烯丙烯酸共聚物進行化學(xué)改性。原料中添加乙烯丙烯酸共聚物后，其中的羧基和木纖維的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，降低了木纖維表面極性，減少了基體間的界面能差從而改善了其界面相容性，使得木塑材料性能加以提升。乙烯丙烯酸共聚物的提高也能讓復(fù)合材料的熔體流動速率得以提高，從而有利于木塑材料的擠出。

本實施例中，外層原料中乙烯丙烯酸共聚物含量為5％，相比其它實施例，本實施例中木塑材料中木纖維分散的更加均勻，界面黏結(jié)性能更好，抗沖擊性能更好，更加不易碎裂，彎曲強度和拉伸強度都較好，使用時更加不易斷裂或變形。制備時，物料擠出過程更加順滑，擠出速率更快。

其余皆與實施例1相同。

總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。