木塑復合材料是指以低值或廢棄的生物質材料為主原料，利用高分子界面化學原理和塑料填充改性的特點，配混一定比例的塑料基料，經專業工藝處理后加工成型的一種可循環加工利用的新型材料。木塑材料的最大特性在于它同時具備了天然木材與合成塑料兩種材質截然不同的基礎材料的多重優點，它具有五大特點：1、原料資源化；2、產品可塑化；3、應用環保化；4、成本經濟化；5、回收再生化。木塑復合材料生產設備就是為該材料提供生產，通過自主集成創新問世的新型設備。

一、木塑材料的生產設備

木塑復合材料的制造主要有擠出成型、熱壓成型、注塑成型等工藝，但目前應用較廣、技術最為成熟的是擠出成型工藝。根據生產工藝的要求，整條生產線所需設備主要由以下幾個部分構成：

1. 生物質原料制備設備

該設備主要由木材削片機和木材磨粉機組成混合機組，主要用于木塑復合材料中生物質原料的制備。該機組要求可以對各種木材和農業剩余物進行粉碎，并根據產品制造的要求生產出不同粒徑的生物質粉體材料。

2. 高速混料機組

該機組由高速熱混機和冷混機組成，熱混的物料自動進入，冷混的物料進行冷卻混合，排除殘余氣體。主要用于各種樹脂與生物質粉體材料的混合、干燥、配料、著色、脫揮等。

3. 造粒設備

造粒設備的主要功能是使木/塑兩相材料實現預塑化的過程，能將生物質粉體材料與塑料在熔融條件下實現均勻混合，為木塑復合材制品的生產進行前處理。由于木塑熔體的流動性較差，所以木塑材料造粒機與塑料造粒機的設計并不完全相同。針對不同的塑料，造粒機的設計也有所差異。通常用于聚烯烴類塑料的木塑復合材料造粒機采用的是平行雙螺桿擠出機。而用于聚氯乙烯的造粒機通常選用錐型雙螺桿擠出機，這是因為聚氯乙烯為熱敏感性樹脂，錐型雙螺桿擠出機具有較強的剪切力，且螺桿長度較平行雙螺桿擠出機短，減少了物料在料筒中的停留時間。螺桿外徑從大到小成錐形設計，因此壓縮比相當大，可以使物料在料筒中塑化得更充分、均勻。

4. 擠出機

在擠出成型的木塑復合材料制造過程中，擠出機是實現木塑復合材料制造的關鍵設備。其性能不但對材料的物理力學性能，也對單位時間內的產量產生很大的影響，由此影響到單位能耗和生產成本等。

通常用于木塑復合材料生產的擠出機型主要為單螺桿擠出機和錐形雙螺桿擠出機。擠出機的主要作用為：完成物料的進一步塑化，提供溫度均勻與組分均勻的熔體，進行穩定、可控制的輸送，從而實現生產的進行。

單螺桿擠出機主要由三部分組成：擠出系統、傳動系統和加熱、冷卻系統。擠出系統主要由螺桿和料筒組成；傳動系統組要由電機、調速與傳動裝置組成；加熱、冷卻系統主要由加熱器和制冷裝置構成。這些系統均可采用集成模塊設計，實現自動控制。由于木塑復合熔體粘度較高，要求該螺桿具有較強的原料混煉塑化和輸送能力，因此需采用特殊設計的專用螺桿設計，以滿足生產的需要。

雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機的不同點主要表現為：1.雙螺桿擠出機由兩根相互緊密嚙合的螺桿組成；2.，雙螺桿擠出機物料的輸送是正向位移輸送，其位移程度取決于一根螺桿與另一根螺桿相對應的螺槽接近程度。所以，緊密嚙合的反向旋轉螺桿中的物料能獲得最大的正向位移；3. 雙螺桿擠出機中的物料輸送速度分布比單螺桿擠出機復雜得多。

用于木塑復合材料制造的雙螺桿擠出機主要為平行和錐型雙螺桿兩大類。 與單螺桿擠出機相比。雙螺桿擠出機在木塑材料的成型加工時具有如下特點：

1）單螺桿的物料輸送效率取決于固體物料的摩擦性能和熔體的粘度。在雙螺桿擠出機中，物料的輸送是靠正位移的原理進行的，不會產生壓力回流。因此，物料較單螺旋擠出機相比易加入。

2）由于雙螺桿擠出機的螺桿長度較短，因此物料在雙螺桿擠出機中停留時間短，這一方面可避免木質纖維熱降解的發生，還可降低功率消耗。

3）物料經縱、橫向的剪切、混合，具有優異的均化合塑化效果。 4）具有優異的排氣和自潔功能。

5）雙螺桿擠出機的流率對口模壓力不敏感，用來擠出大尺寸和面積的制品比較有效。而單螺桿擠出機的流率對口模壓力比較敏感。

5. 成型模具

模具是使木塑熔體冷卻成型獲得擠出制品的重要部件。由于木塑復合材料通常具有較高木粉含量，使熔體流動性差且不易冷卻。因此常規的模具和定型設備已無法滿足生產的需要。對于生產木塑復合材料的模具的設計除了要保證流道設計的圓滑過渡與合理的流量分配外，還需要口模的進口區流線型化，這可以使熔體的臨界剪切速度增大10倍或更多，從而減少熔體的破裂。此外，木塑復合熔體的臨界值將隨著口模的長徑比和擠出溫度的提高而上升，并且與模具材料的關系較大，因此要求模具所使用的材料具有較高的熱容量。

二、木塑材料專用生產設備的特點

木塑材料的擠出加工方式與主要設備雖然表面上與塑料相似，但作為一個具有邊緣性、多方位、專業化特點的新興產業，其裝備、技術和工藝涉及到化學工程、精細化工、精密機械、液壓傳動、真空技術、熱力傳導、流體力學、傳感技術、電子自控、微機編程和物理化學等專業和學科，其生產設備獨具特色。經過多年的開發應用，實踐證明木塑材料作為具有獨立特性的新型材料，其加工難度遠遠超出普通塑料制品，生產設備也越來越傾向專業化和特殊化。木塑材料生產的關鍵技術是保證木粉在高填充量的前提下確保有較高的流動性和塑化性，從而促使塑料熔體能充分地與木粉結合，達到共同復合的目的，使產品具有較高的物理力學性能以及良好的使用性能，最終用較低的成本制造出具有優良功能和高附加值的產品。

與加工塑料相比，木塑材料的生產設備有許多新的特性和要求。由于木塑復合材料在生產過程中，其原料中有大量的木材或其它生物質材料存在，阻礙了熱量的傳遞，使得融體的塑化性能下降，流動性變差，擠出阻力加大，螺桿扭矩增大，且木材在高溫下容易分解，造成產品質量下降。因此這就要求在螺桿設計時要采用特殊工藝，以滿足在較低溫度下具有良好的物料塑化性能和物料輸送功能。此外，由于大量的木粉存在，會增加設備中機筒和螺桿的磨損。因此用于木塑復合材料生產的設備所使用的鋼材也不能沿用傳統的塑料機械所使用的鋼材。由于木質材料比重小、填充量大，加料區體積要比常規型號的大而長；若木粉加入量大，熔融樹脂剛性強，還要求有耐高背壓齒輪箱；螺桿推動力強，應采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木粉停留時間短等等。同時，木塑復合材料在加工過程中的纖維取向程度對制品性能有較大的影響，所以必須要合理設計流道結構，以獲得合適的纖維取向來滿足制品的性能要求。在模具設計方面，由于木塑復合材料融體流動性較差，熔體自修復能力較差，極易造成熔體的破裂。因此要求在模具設計時內腔具有較高的光潔度或采用特殊材料進行處理。此外，木塑復合材料在相同強度要求下，厚度要比純塑料大，且其多為異型材料，結構復雜，這使得其冷卻較為困難，一般采用水冷，而對于截面積較大或結構復雜的產品還需采用特殊的冷卻裝置和方法。

三、木塑材料專用生產設備應用現狀

從科技發展的實例看，各種材料的混配復合是新材料發展的一個必然進程，木塑材料也不例外。木塑材料的產業化推廣約起于上世紀80年代，主要誕生地之一是美國。初期的木塑材料一直是被當作改性塑料來對待的。但隨著木塑材料生產技術水平的不斷提高，其制成品逐漸具備了諸如塑料、木材、金屬等單質材料的諸多優點，產品特色逐步凸現，漸漸成為一類自成體系的新型材料。木塑材料所具有的各種優點不僅非常符合建筑業、物流業、包裝業等領域的使用要求，同時也解決了回收塑料、木材行業，甚至農業領域廢棄資源的再生利用問題，這就推動和加速了木塑材料的研制進程，使其最終形成了一個新的產業。

目前國內木塑專用設備的生產廠家數量較少，但其影響和作用一直在逐漸擴大。作為相對龐大的塑料加工機械行業，雖有更多的企業欲躋身木塑專用設備生產行列，但囿于對木塑材料加工的理解不夠和工藝技術的限制，實現這一目標還有很多困難。但是，為數不多的木塑專用設備生產企業在發展中也遇到人員、資金、規模等因素的局限，其發展也不順利。我們必須注意到的另一個現象是國外一些木塑專用設備制造企業，如：美國的米拉克龍·辛辛那提公司、戴維斯·丹頓公司、特克帕斯公司等長期覬覦中國龐大的木塑材料市場。如果我們不在這個領域有果斷的措施和相應的手段扶持國內企業，作為在國內制造業中為數不多的，能夠與歐美平等對話的新興的中國木塑產業將會受到很大的擠壓。 四、鼓勵木塑材料專用生產設備發展的理由

伴隨木塑復合材料的優點逐漸被發掘，2002年，該材料就已經進入中國科學院《2002高技術發展報告》；同年，被列入國家科技部“863”項目和國家林業局“948”計劃，為此設立了專項課題組；2001－2006年，國家發改委（經貿委）一直將木塑復合材料列為“國家高技術產業化新材料專項項目”；2005年12月，國家發改委公布了《產業結構調整指導目錄（2005本）》，其中鼓勵發展的產業中有關或涉及到生物質（木塑）復合材料的項目高達18項之多；2006年1月國務院發表的《國家中長期科學和技術發展綱要》中，列入優先發展的68項主題中，生物質（木塑）復合材料與五個領域的5個主題相關聯，在前沿技術和基礎研究中分別占有一席之地。在剛通過的《國民經濟和社會發展十一五規劃綱要》中，