博為生態(tài)木：木塑模具的設計制作和應用詳解 2021-08-27

木塑模具是用來制造各類木塑制品的模具。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品用模具成型是比較通用的方法，木塑制品生產(chǎn)制造也不例外。根據(jù)目前的工藝特點，木塑制品對模具的全面要求是：首先是能夠生產(chǎn)出在外觀、尺寸精度、物理性能等方面均能滿足使用需求的優(yōu)質木塑制品；從模具使用角度的要求是：生產(chǎn)的高效率，自動化，操作簡便和易于維護；從模具制造角度的要求則為：模具結構合理，制作容易，成本低廉，能為廣大用戶接受。在我們?nèi)粘Ｋ姷哪舅苤破芳肮I(yè)木塑應用中，木塑模具根據(jù)制品的生產(chǎn)工藝不同可以分以下幾類：

①壓制成型類模具：我們熟知的汽車內(nèi)飾板、輪船隔板、交通工具座艙板等采用的就是用壓制模具生產(chǎn)的制品。

②注塑成型模具：公共場館的座椅、家電外殼、兒童玩具都是以注塑模具成型的產(chǎn)品。

③中空吹制成型模具：如托盤、包裝箱等制品，就是采用的中空吹制成型的模具。

④擠出成型模具：地板、型材、門窗、板材、片材等制品都是通過擠出模具成型。這類制品占目前國內(nèi)木塑制品60%以上。

木塑材料作為一種新型復合材料，通常用天然植物纖維材料，如秸稈、稻殼、木粉、麻纖維與不同的高分子基材共混加工而成，所以擠出成型在木塑材料加工生產(chǎn)中具有重要地位?，F(xiàn)就木塑擠出模具做一專門介紹。

擠出木塑擠出模具設計

借用現(xiàn)代的CAE/CAD設計軟件在不同的天然纖維材料和不同的高分子基材的配比中，可以模擬出我們所要的制品在實際生產(chǎn)過程的全部成型狀況。隨著木塑加工工藝原理的研究越來越深入，模擬設計已漸趨近實際工況。模具設計由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算設計方向發(fā)展。在木塑擠出模具設計中尤其是這樣，這使木塑擠出制品的產(chǎn)量和質量都得到很大提高。同時由于木塑材料所用高分子基材的不同以及天然材料的多樣性，木塑模具設計較其它材料擠出模具增加了數(shù)倍的難度。目前，木塑模具界所顯示出的一點成果，也是業(yè)內(nèi)工程技術人員經(jīng)百倍艱辛、反復不懈試驗成功的結晶。

擠出木塑模具結構

木塑擠出成型是用加熱或其它方法使木塑材料的原料在加工時成為流動狀態(tài)，在壓力作用下，通過木塑模具制得所需的型材。常見的木塑材料大都是采用這種方法制造而來的。木塑模具結構主要由擠出模頭和定型模具組成。

①擠出模頭是決定制品是否能正常成型的關鍵。制品物理性能指標能否達到標準，與模頭結構設計和制作精度有著非常直接的關系。

通常情況下，擠出模頭結構應滿足以下功能：

A.使擠出的木塑流動物料由螺旋運動漸變成直線運動，這樣材料擠出過程中的均勻性才能得到保證。

B.在模頭上要形成足夠的擠出壓力，使制品密度達規(guī)定指標，制品密度不足其制成品就會產(chǎn)生疏松現(xiàn)象，從而導致產(chǎn)品受熱后尺寸變化率大，以及吸水率增大，易產(chǎn)生老化和霉變，各項指標都將會受到影響。

C.模頭結構要使材料進一步均化，天然纖維與高分子基材在模頭部位進一步融合，直到再分散均勻擠出，完成木塑材料從粘流狀態(tài)到固體狀態(tài)的轉化。

②定型模具是保證擠出物料的初始形狀從擠出模頭出來后，經(jīng)過冷卻定型成為最終制成品的模具部分，它在擠出工藝中同樣發(fā)揮著重要作用。

木塑制品從擠出模頭被擠出口模時還具有很高的溫度，一般聚烯烴木塑材料出模溫度在110℃~140℃之間，而聚氯乙烯木塑或其它木塑材料出模溫度有的可高達180℃~190℃。為了使制成品獲得良好的光潔度，準確的尺寸和標準幾何形狀，擠出定型模具必須滿足以下要求：

A.定型模型腔尺寸必須滿足制品外形尺寸的精度要求。

B.定型模具要具有良好均勻的熱傳導性。木塑制品形狀千差萬別，良好的熱傳導性能提高定型模的冷卻效率，以致提高木塑制品的生產(chǎn)速度，更重要的是均勻的熱傳導是保證制品釋放應力避免彎曲，提高制品內(nèi)在質量的關鍵因素。

擠出木塑模具制造

擠出木塑模具一般選用優(yōu)質不銹鋼材料經(jīng)煅造、熱處理后進行電加工。選用材料一般有2Cr13、3Cr17、38CrMoAl、H13或進口DIN1.2316等材料。材料加工后熱處理硬度須達到HRC55以上，木塑模具加工同其它材料模具的加工方法大同小異，應該特別注意的是：

①木塑材料在加工過程中對設備及模具具有很強的磨損性，這是木塑加工的一大特點。通用擠出設備及模具使用壽命在3~5年，而木塑擠出設備耐磨壽命通常只有1年左右，而模具壽命可能更短。為提高模具壽命，國內(nèi)外都作了很多嘗試，譬如提高模具表面硬度，減少擠出模具流道表面摩擦系數(shù)等。

②對中空形狀的木塑模具制造，由于壁厚、型腔設計等因素，如何解決制成品內(nèi)外冷卻均勻是模具制造的關鍵。

國內(nèi)外木塑模具差異

我國的木塑模具加工從2000年以后開始有了工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)，但從理念、技術、裝備上都與國外先進技術有著很大差距。具體表現(xiàn)在幾個方面。

①模具材料。除國內(nèi)模具材料與國外優(yōu)質模具材料的價格差異外（國外大約比國內(nèi)高5倍以上），在材料精煉程度、熱處理的均勻性，加工過程中的精度控制上，國外材料還是占有優(yōu)勢。

②使用壽命。國外先進擠出木塑模具使用壽命明顯高于國內(nèi)擠出木塑模具，主要差異在其模具結構設計合理，材料硬度大，所以比較耐用，由此形成國內(nèi)外木塑模具的使用壽命差異。

③擠出速度。國外先進的聚烯烴木塑模具擠出速度在2~6米/分鐘，國內(nèi)木塑模具在設備能力及材料配合合理的狀況下，也僅可接近國外70%~80%的水平。但在我國的聚氯乙烯木塑模具擠出速度上與國外水平相差無幾。

綜上所述，雖然國內(nèi)木塑產(chǎn)業(yè)的進步帶動了木塑模具行業(yè)的發(fā)展，但由于基礎的薄弱和總體水平的差距，木塑模具制造仍然存在許多亟待克服的問題。相信隨著我國建筑建材行業(yè)的發(fā)展，木塑復合材料這一新興環(huán)保材料將會得到更廣泛的應用。木塑模具將會抓住機遇迎頭趕上，創(chuàng)造更新、更美的木塑制品為建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會服務。

在其他廠家偏重模具硬件及一步法木塑擠出工藝的同時，我們更看好二步法木塑擠出工藝的未來。混料和擠出分開的二步法工藝更適合木塑擠出生產(chǎn)。那么我們的工藝特點是：

① 一個高質量的擠出過程需要質量穩(wěn)定的原料

②采用分開的混料過程可改進型材產(chǎn)品的抗拉強度

③ 混料濕度可降低到1%以下

④擠出機可保證最佳的擠出量運行

⑤良好的原料保證優(yōu)質的木塑擠出效果

⑥擠出操作參數(shù)穩(wěn)定

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