木塑挤出加工是一个比较复杂的过程，是一个系统工程。高填充量木粉的加入挤出机，使挤出加工困难：一方面，塑料基体与木粉间的界面相容性和熔融物料的流动性粉、植物纤维比重小、填充量大，加料区体积比常规型号的大和长。若木粉、植物纤维加入量大，熔融树脂刚性大，要求耐高背压齿轮箱，螺杆推动力强，采用压缩和熔融快、计量段短的螺杆，确保木纤维停留时间短，防止其断裂和性能劣化。但由于其螺杆在结构上是整体式的，很难满足不同工艺配方的要求，而且混炼效果比平行双螺杆挤出机差，易磨损和断裂，而且需要造粒。
3、异向平行双螺杆挤出机
异向平行双螺杆挤出机可以直接加工木粉或植物纤维。所以，可以完成木粉干燥后再与熔融的树脂熔融分开进行。还可以采用另外一种平行双螺杆挤出机，其前段为脱水、脱挥装置，将木粉加入挤出机主料口，进行脱水、脱挥，然后通过侧加料器加入塑料树脂、添加剂，进行塑化挤出。因此，挤出机相对长，螺杆长径比(L/D)可达44～48，其中2/3用于除水和脱挥。这种熔融的加工步骤使熔融温度较低，避免了熔料烧结的危险。同时也有利于保证下一步木屑混合的均匀性和控制木屑/塑料的比例。但是对木粉的含水量有一定要求，设备易磨损。Dawia-Standard公司出产的异向双螺杆挤出机的L/D为28：1，具有很高的机头建压能力，兼备了木屑处理和塑料挤出的功能。
4、木塑一步法专用（专利）设备
众所周知，同向平行双螺杆是工程塑料造粒设备，它具有混炼好、分散好、脱水、脱挥排起除湿好的优势，同时利用单螺杆建压功能。充分发挥了同向平行双螺杆和单螺杆的优势。这种专用设备，不用烘干、不用造粒、节能效果显著，添加量高。同时可添加玻纤，提高制品强度（如前面介绍，国外也广泛采用）。
我公司开发的木塑一步法专用（专利）设备，属国内首创，国际上也处领先地位。现已获得两项国家专利，待批两项。
三、赛旺公司木塑一步法专用（专利）设备开发情况
1、一步法设备的概念
我公司依据木塑材料的情况，经过几年的潜心研究，精心设计制造的一步法生产木塑材料的专用（专利）设备，属国内首创，国际也处于领先地位的生产线。专家认为:木塑一步法专用(专利)设备生产木塑制品主要解决了：“木塑两相界面结合的强化处理；巧妙地运用了多元复合理论和特殊混炼、挤出增压成型技术；使木纤维与高聚物真正的塑化均质成为一体。解决了木塑复合材料由于含水量过高而影响材料性能的问题和蠕变收缩大的问题。从而使木纤维含量更高（60-85%）；拉伸强度、弯曲强度、冲击强度远远高于其他设备生产的同类产品；户外使用性能优于天然木材”。我公司木塑一步法专用（专利）设备的开发成功，使木塑技术趋于成熟，产品性能更加稳定；品质更加优良；为木塑行业的大发展形成大市场奠定了坚实的基础，提供了先进可靠的装备。
2、设备优势
设备的优势：高品质、高效率、高填充量、低能耗、使用寿命长、适用面广。
高品质：具有多项国家专利；设计合理、制造精良、选材考究、经久耐用。
高效率：混炼塑化好，流动性好挤出速度高，效率高。
高添充量：混炼塑化好，分散好，添加量高（植物纤维添加量70%）。
低能耗：不用烘干、不用造粒，节能显著（与其设备比节能40%）
使用寿命长：机筒和螺纹元件用特殊材料制作使用寿命长（15000小时）。
适用面广：可用于生产PP、PE、PVC、ABS、PS和各种植物纤维。为了增加制品强度，可以加入玻纤。
3、、产品系列
1）、木塑复合制品一步法薄板生产线系列；
用于：汽车内饰件、装饰板、广告背板等（图1）。
2）、木塑复合制品一步法厚板生产线系列；
用于：建筑模板、集装箱地板、整板门、家具板等（图2）。
3）、木塑复合制品一步法异型材生产线系列；
用于：景观产品、托盘、包装箱、隔离板、护栏、门窗套等（图3）。
4）、木塑复合制品一步法装饰材生产线系列；
用于；各种装饰材料，地板、踢脚线等（图4）；
5）、木塑复合制品一步法管材生产线系列；
用于：代替纸管、仿古建筑用管等（图5）。
6）、木塑专用料造粒设备系列；
PP专用料造粒设备；PE专用料造粒设备。
4、产品使用情况
产品已销往全国各地在国内已有十几家客户。并远销东南亚国家和地区：新加坡，泰国，台湾等。
5、建立了完善的配方体系
1）、聚合物的选择
用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料如环氧树脂。热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。但是，由于木纤维热稳定较差，只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用，尤其是聚乙烯。塑料聚合物的选择主要依据有：聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。如：聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等；聚乙烯主要用于室外景观产品；聚氯乙烯主要用于建筑门窗、铺盖板等。此外，塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响，在相同加工工艺条件下，树脂的MFI较高，木粉的总体浸润性较好，木粉的的分布也越均匀，而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能，尤其是冲击强度。据统计，目前市场上仍以PE木塑复合材料为主，大约占65%。PVC木塑复合材料占16%左右，PP木塑复合材料占14%左右。
2） 添加剂的选择
由于木粉具有较强的吸水性，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘结力很小，常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。而且，高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，挤出成型加工困难，需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能，提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。
3）偶联剂
偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合；同时能降低木粉的吸水性，提高木粉与塑料的相容性及分散性，所以复合材料的力学性能明显提高。常用的偶联剂主要有：异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%～8wt%，如硅烷偶联剂可以提高塑料与木粉的粘结力，改善木粉的分散性，减少吸水性，而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性，不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应，一起使用时导致产品质量和产量降低。
4） 润滑剂
木塑复合材料常常需要加入润滑剂来改善熔体的流动性和挤出制品的表面质量，所使用的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂的选择与所用的基体树脂有关，它必须与树脂在高温下具有很好的相容性，并产生一定的增塑作用，降低树脂内分子间的内聚能，削弱分子间的相互摩擦，以达到降低树脂熔融粘度、改善熔融流动性的目的。外润滑剂在塑料成型加工中实际上起了树脂与木粉之间界面润滑的作用，其主要功能是促进树脂粒子的滑动。通常一种润滑剂往往兼备内、外两种润滑性能。润滑剂对模具、料筒、螺杆的使用寿命，挤出机的生产能力，生产过程中的能耗，制品表面的光洁度及型材的低温冲击性能都有一定的影响。
常用的润滑剂有：硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸、硬脂酸铅、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡等。美国Struktol公司介绍了许多新的润滑剂，加用于PVC木粉复合材料的TPW-012、用于聚烯烃木粉复合材料的TPW-101，与传统的硬脂酸锌/乙撑双脂肪酸酰胺润滑剂相比生产率可提高20～25%，TPW-113润滑剂中包含了偶联剂能明显改善加工性能；Honeywell公司的Optipak300兼具润滑剂和偶联剂的双重性能，对于PE、PP木塑复合材料既能改善产品性能又能提高产量。
5）、增塑剂
对于一些玻璃化温度和熔融流动粘度较高的树脂如硬度PVC，与木粉进行复合时加工困难，常常需要添加增塑剂来改善其加工性能。增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基因，在高温剪切作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基因互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸引，从而使加工容易进行。在木塑复合材料中常要加入的增塑剂有：邻苯二甲酸二丁酯(DOS)等。如在PVC木粉复合材料中，加入增塑剂DOP可以降低加工温度，减少木粉分解和发烟，改善随着增塑剂DOP含量的增加，复合材料的拉伸强度下降而断裂伸长率增加。
通过几年的实验，在专家们的指导下，我们建立了PP、PE、PVC、ABS、PS配方体系。对各种植物纤维进行了大量的实验，只要用户需要我们我可以提供各种塑料和植物纤维配方。做过的植物纤维有：木粉、竹粉、稻糠、花生壳、玉米秸、麦杆、稻杆、棉花杆、棕榈粉、甘蔗粉、奶盒、核桃粉、阻燃料等。为了增加制品强度，可以加入玻纤。
6、模具挤出机头和冷却定型系统
机头是关系到挤出制品质量的重要部件，由于木塑复合材料的特殊性及木粉的高添加量使挤出物料流动性差且不易冷却，常规的模具和定型设备已无法满足产品的需要，这使得机头的设计除了保证流道设计的圆滑过渡与合理的流量分配外，还要对机头的建压能力与温度控制精度进行重点考虑。基于木塑复合材料的流动性差，模具应尽量不采用阻流块等结构，而应通过改变流道尺寸来来调整流道各截面流量；在模具强度足够的情况下，尽量减少支架筋的数量和尺寸；并采用较大的压缩比，以保证有较大的挤出压力，以利于成型。基于木塑复合材料的热敏感性，模具应采用较大的结构尺寸以增加热容量，使整个机头温度稳定性得以加强；而沿挤出方向尺寸取较小值，以缩短物料在机头中的停留时间；并合理布置机头的加热冷却装置，使得其加热冷却速度快，精度高。英国设计了易流动口模，不需要使用多孔板，还可以冷却空心型材的内表面，减少了熔体压力并增加了产量。
同时，木塑复合材料的在中纤维取向程度对制品性能有较大的影响，要合理设计流道结构，以获得合适的纤维取向来满足制品的性能要求。
此外，木塑复合材料在相同强度要求下，厚度要比纯的塑料大，且其多为异型材，结构复杂，这使得其冷却较为困难，一般采用水冷，而对于截面较大或结构复杂的产品多需采用特殊的冷却装置和冷却方法。位于宾夕法尼亚洲匹兹堡Conair公司专为木纤维复合材料设计生产了高强度喷雾冷却槽，蒸发和冷却相结合，冷却效率更高，能为大、重型材生产进行有效地冷却。
几年来，对各种模具进行了研究，实验。总结出木塑模具设计制造理论和要点，可根据用户的要求，设计制造各种模具。对空心型材的冷却，也从风冷，发展到水冷及恒温模具。
7、我公司完全解决了木塑生产过程中的主要问题
1 ） 加料问题
由于加入的木质纤维大部分为粉料，而木粉结构蓬松不易对挤出机螺杆喂料，同时塑料基体与填充填料之间并不能形成理想的混合体并均匀一致地加入到挤出机中，所以加料过程中常常会出现“架桥”和“抱杆”现象。特别是木粉中含有较多的水分时，这一现象就更为明显。加料的不稳定不仅直接导致挤出产量低，还会使得挤出波动，造成挤出质量降低。同时由于加料中断，物料在机筒内停留时间延长导致物料烧焦变色，影响制品的内在质量和外观。因此必须对加料方式和加料量作严格的控制。
我公司经过多年的研究、实验，开发出专用的计量喂料装置。近期我们研制成功了，单独计量加料装置，并已应用到生产当中，该方法计量准确，使用方便。
2）、排气除湿问题
因为木粉中含有大量的小分子挥发物质和水分，且它们极易为制品带来缺陷，而前处理又无法完全清除它们。所以木塑复合材料挤出机排气系统的设计要比普通塑料挤出机给予更多重视，在很大程度上，排气效果越好，挤出制品质量也越好，如有必要可以进行多阶排气。
我公司的专用设备，充分利用了同向平行双螺杆的排气除湿效果好的优势，设计了多个排气口，完全解决了木塑生产过程中的排气除湿问题。而且，木粉的水分不超过10%均可使用，也不用烘干。
3）、混炼塑化效果好
同向平行双螺杆是工程塑料造粒设备，它的最大优势就是混炼塑化好。而木塑正是需要混炼塑化好，特别适应木塑生产加工。由于混炼塑化好，木粉添加量高（最高达70%）。
4）、无须造粒工序
由于排气除湿效果好；混炼塑化好可以免去造粒工序，与其它设备比节能40%，同时减少塑料的老化。而其他设备只所以造粒，一是解决塑化问题，二是解决除湿问题。
5）、使用范围广
木塑复合材料挤出过程中，螺杆结构对产品质量有着很大的影响。合理的螺杆结构能降低螺杆与木纤维的摩擦，得到适当的剪切和分散混合效果，避免纤维分散不良或纤维的破损。采用积木式螺杆与普通螺杆相比能避免木粉聚集现象，提高分散混合现象。可见选用特殊专用螺杆是非常必要的。
我公司选用的螺纹元件和机筒是经过特殊设计、用特殊材料制造的。由于同向平行双螺杆，为积木式可根据加工物料和植物纤维的情况，随意进行组合，来满足加工要求。可同时加工PP、PE、ABS、PS、PVC和各种植物纤维，使用范围广。为了增加制品强度，可以加入玻纤。
8、设备的工艺参数
1）、挤出机温度和压力
木塑复合材料挤出加工过程中，挤出机的温度和压力控制也十分重要。若挤出温度过高，物料易降解，木粉炭化，同时过高的温度使熔体的粘度较低，挤出压力不足，造成制品表面粗糙，强度差，影响挤出质量。而温度过低使得塑料塑化不良，不能充分包裹木粉，也会使制品的强度受到影响。同时，熔体破裂对口模温度比较敏感，过高与过低的口模温度都会造成熔体破裂。适当地降低挤出机的温度，提高机头压力，降低螺杆转速差，这使得木塑复合材料加工过程中需要加入偶联剂和润滑剂，同时实际应用中对产品某些性能要求的提高，使得木塑复合材料加工过程中还要加入其它相应的助剂；另一方面，木粉结构蓬松且常含有大量水分，加料和物料的分散混合困难，且物料容易降解，这对挤出温度和螺杆转速等工艺参数的设置，及挤出机的加料、排气、螺杆结构和模具结构等方面提出了许多特殊要求。所以，木塑复合材料加工过程中，为得到好的制品必须合理选择塑料树脂和各种添加剂，正确设置工艺参数，并采用合适的专用木塑加工设备。
