更加优化的WPC型材挤出解决方案

文/本刊编译（原文来自KraussMaffei Berstorff）

更加优化的WPC型材挤出解决方案

文/本刊编译（原文来自KraussMaffei Berstorff）

对于WPC（木塑复合材料）型材的挤出生产而言，由于其材料的特殊性，必须采用经过特殊优化的挤出机；而为了获得更高的成本效益，也必须在直接挤出及两步法挤出设备中做出正确选择。对此，KraussMaffei Berstorff公司可为客户提供更加优化的挤出设备解决方案。

为剪力、温度敏感WPC订制的挤出机

KraussMaffei Berstorff的ZE同向旋转双螺杆挤出机，为直接WPC型材挤出以及针对两步挤出过程的WPC复合物生产都提供了使人信服的技术优势。除了模块式螺杆和机筒系统外，该双螺杆挤出机具有各种订制的功能，使它们成为WPC加工的理想解决方案。

“木塑复合材料由于其良好的性能、低价格和高的环境相容性，正被越来越多地用于各种室内外应用的产品。新近的年增长率已达到25%左右。”KraussMaffei Berstorff公司负责生物塑料配混和加工技术开发的Kai Schwedthelm报告称，“特别是WPC装饰型材在欧洲有真正的需求。”

然而，在生产WPC产品时，必须考虑其材料加工的特殊性。一方面，必须确保木材和塑料成分的最佳分散；另一方面，为了不影响木材成分，材料需要轻缓地处理，即必须在相对低的剪切载荷和温度下进行塑化。

KraussMaffei Berstorff公司的6D长脱气口提供了高的加工可靠性

KraussMaffei Berstorff的ZE系列同向旋转双螺杆挤出机正是一款符合这种要求的机器。由于其特定的加工技术，该机器已在WPC加工中牢固地确立了自己的地位。最新的技术改进进一步满足了材料的特殊要求。例如，加工段的塑化区域已被调整。通过把捏合和多过程元件进行创新组合，熔融温度就可以降低约10%，同时熔融效率和标准螺杆保持一致。此外，KraussMaffei Berstorff公司的工程师们成功改进了纤维喂入区域。在这里，一根调整好的螺杆构型再次产生了最佳效果。其他的工艺改进通过6D长的组合机筒元件来获得，它们在市场上是独一无二的，是ZE挤出机的典型特点。这些元件使木材部分能被高效率地混合，并可除去加工过程中夹入的空气。特别是6D长脱气口的采用确保可以脱除残余的湿气和挥发物，从而提高加工过程的可靠性。为防止熔体在脱气口中上升，通常需要一个压制（hold-down）系统，但是对于ZE挤出机并不需要。

该挤出机装备了一个基于超喂料（Ultra Feed）技术的ZSFE侧喂料机，这是一种特殊的真空技术，通过增加轻质填料材料的表观密度，来赋予更高的出料速率。采用这种侧喂料机的设计，WPC加工的总出料速率与传统的生产线相比，可以提高2.5倍。此外，混合区域中的螺杆外形也被优化。这些独特的多过程元件可使温度降低约10%，并且还有助于改善材料的质量。

Kai Schwedthelm总结了这种订制解决方案的好处：“所有的优化一起确保了WPC在适当温度下的低剪切加工。这赋予了更高的总出料速率，并且产品的力学性能没有降低，甚至略有提高。”

在一台反向旋转双螺杆挤出机上生产的WPC装饰型材

WPC装饰型材：两步法挤出用于提高成本效益

直接挤出过程把配混和成型整合在一个单一的生产周期中，它们提供明显的好处是：材料仅一次暴露于机械/热应力下，这样提高了最后成品的物理性能并且减少能量的消耗。然而，对于WPC（木塑复合材料）装饰型材挤出而言，采用两步法挤出却可以带来更高的成本效益。

WPC装饰型材系统由用于基础的板型材和边条组成。它们有各种颜色和不同的截面。一步法生产过程包含了所有的步骤，涉及在一条单一生产线上，从配混开始，然后成型，最后切割至一定尺寸。这样一条生产线的核心组成部分是一台同向旋转双螺杆挤出机。该生产线概念的好处是低的能量消耗，对材料的热载荷也是最低的，而且材料仅被熔融一次。

直接挤出与两步法工艺的成本对比是在4条完整配混生产线的基础上进行的，包括上游和下游设备。使用3台ZE 60R×46D UTXi双螺杆挤出机(挤出速率为350 kg/h)生产板材，使用一台ZE50R×46D UTXi双螺杆挤出机生产基础型材与边条，达到高效率的挤出速率1 200 kg/ h。一步法生产线所需要的资金支出约347万欧元，每年的能量成本大约在12.3万欧元左右（由KraussMaffei Berstorff公司估算）。

传统的两步法工艺是在反向旋转双螺杆挤出机上进行，挤出速率为350 kg/h。其中：3条KMD 114-32/WPC挤出生产线被用于生产带有不同颜色和截面的装饰板；一台KMD 75-32/WPC挤出机（挤出速率为150 kg/h)用于生产两种更小的型材；一条包含一台ZE 90R×48D UTi双螺杆挤出机的高性能配混生产线（挤出速率为1 200 kg/h）被用于配混WPC材料。全套生产线配置的投资成本大约在308万欧元左右，估算的每年能量消耗成本是21.42万欧元。

两大工艺的成本比较，显示了两步法挤出过程具有明显的好处。虽然直接挤出可使每年电力成本节省约9.1万欧元，但投入的资金要高39万欧元左右。这意味着用电力成本的节省来摊销投资成本将至少需要4年时间。

两步法挤出工艺提供的其他好处是：在颜色和复合物改变上，以及在使用双螺杆挤出机生产的WPC粒料上，有着更高的灵活性；为了进入前景广阔的WPC型材市场，那些已经拥有部分设备的复合材料和型材生产商只需要购买一些新增的机器就可以进行生产。