Bois plastique « Bois » de FiberForce. Plastiques bois lignoglucides Moules bois-plastique

Salut tout le monde!

Nous avons de nombreux plastiques intéressants à vendre pour l’impression 3D décorative. Aujourd'hui, nous allons vous parler d'un nouveau produit – le bois de FiberForce. Le prix de la bobine est de 0,5 kg. - 3 500 roubles.

FiberForce a été fondée en 2013 en Italie. Outre l'ABS et le PLA, FiberForce produit plusieurs types de plastiques spéciaux, notamment FiberForce Carbone , que nous fournissons à la Russie depuis un certain temps et qui s'est révélé excellent

L'avantage indéniable de ces plastiques est qu'ils ne posent pas de problèmes lors de l'impression, et vous recevez immédiatement un produit fini imitant la couleur du métal ou du bois.

Par exemple ESUN eAfill ou eCopper.Avec ces plastiques, vous devez être plus prudent lors du réglage des paramètres d'impression. Des réglages incorrects peuvent obstruer la buse. Pour « ouvrir » la charge, un traitement supplémentaire du produit après impression peut parfois être nécessaire.

Le bois de FiberForce appartient au deuxième type de plastiques décoratifs. Le plastique est à base de PLA ordinaire rempli de poussière de bois.

La tige est rugueuse au toucher, avec une intéressante couleur mate de bois clair.

La température de buse recommandée pour l'impression est d'environ 200 degrés, la température de la table est de 50 à 60 degrés. Bien que le plastique adhère bien aux plates-formes d'impression qui ne sont pas chauffées. L'essentiel est de ne pas oublier d'allumer le ventilateur pour faire exploser le modèle =)

Lors de l'impression, le plastique sent très agréablement la sciure de bois fraîche.

Contrairement au plastique similaire LAYWOO-D3, la fibre de bois ne change pas de couleur lorsque la température d'impression change, n'obstrue pas la buse et est très stable lors de l'impression.

LAYWOO-D3 – il était possible d'imprimer de manière stable uniquement en utilisant des buses de grand diamètre (à partir de 0,8).

Après 40 minutes d'impression on obtient cette jolie machine)

La surface des produits est très belle. En raison de la nature mate du matériau, les couches sont presque invisibles.

Étonnamment, notre pot sent toujours le bois à l'intérieur =)

Les produits fabriqués à partir de FiberWood sont excellents en matière de ponçage et de traitement.

Résultats

L'avantage le plus important du FiberWood de Fiber Force est que, contrairement à d'autres matériaux similaires avec lesquels nous avons imprimé, le risque de colmatage des buses est minimisé. Et tout cela grâce à la (faible) teneur optimale en poussière de bois. Ce plastique décoratif ne nous a posé aucun problème et s’est bien comporté lors de l’impression. Bien que la base du Fiber Wood soit du plastique PLA, il est excellent pour le ponçage, la découpe et le traitement. Cela s’est avéré être un avantage appréciable.

Il est idéal pour créer des éléments décoratifs, des objets artistiques ou des objets du quotidien à l’aspect bois.

Écologie de la consommation. Science et technologie : Les gens ont appris à transformer les déchets issus de la transformation de matériaux naturels en produits ayant des propriétés supérieures à ces matériaux. Cet article vous fera découvrir un tout nouveau matériau : le composite bois-polymère ou WPC.

Les 40 dernières années de développement industriel peuvent facilement être qualifiées d’« ère des matériaux combinés ». Les équipements et technologies modernes permettent de combiner des choses apparemment incompatibles : bois, béton, plastique, papier, métal. Tous sont mélangés, diffusés, fusionnés dans un seul objectif : obtenir un nouveau produit combinant les meilleures propriétés de plusieurs matériaux sources. Ainsi, parmi d'autres nouveaux produits, nous avons vu du « bois liquide ».

Qu’est-ce que « l’arbre liquide »

En termes techniques, il s'agit d'un composite bois-polymère extrudé (WPC). Cela signifie que le composant bois est préservé à l'aide de plastique. Dans cette combinaison, le matériau acquiert les meilleures propriétés :

1. Du bois - résistance à la compression, résistance aux chocs, élasticité. Dans le même temps, le composant bois est pratiquement gratuit - tous les déchets broyés en farine sont utilisés.
2. Du plastique - résistance à la corrosion, flexibilité, traitement de précision. Le polymère enveloppe les particules de bois et élimine le principal inconvénient du bois : les réactions destructrices avec l'eau. Le polymère de cette technologie est constitué à 90 % de plastique recyclé, c'est-à-dire de déchets recyclés.

Le processus technologique est facile à comprendre, mais assez complexe à exécuter. Le polymère (plastique) est mélangé dans une certaine proportion avec de la farine de bois et chauffé pour qu'il fonde. Ensuite, il est moulé dans une extrudeuse, sur des rouleaux ou dans des moules et refroidi. À différentes étapes, environ 10 additifs différents sont mélangés à la masse - plastifiants, catalyseurs, durcisseurs et autres. Tous les détails de fabrication - essence de bois et marque de plastique, proportions du mélange, additifs, conditions de température, constituent en règle générale un secret de production. On sait que tous les ingrédients peuvent être achetés sur le marché libre et que pour la farine de bois, ils choisissent principalement le bambou, le mélèze et d'autres essences durables de la catégorie de prix moyen.

Pour la fabrication du WPC, des lignes de production spéciales à plusieurs étapes sont créées. Ils se composent de nombreux appareils et contrôleurs. Malheureusement, il ne sera pas possible d'assembler une telle machine de vos propres mains dans le garage. Mais vous pouvez acheter une ligne de production prête à l'emploi.

Produits WPC

Actuellement, la gamme de produits est incomplète, car le matériau est relativement nouveau et ses propriétés n'ont pas été entièrement étudiées. Cependant, plusieurs des postes les plus populaires peuvent maintenant être mentionnés.

Planche de terrasse ou platelage

Il représente jusqu'à 70 % de tous les produits WPC demandés aujourd'hui. La plupart des lignes de production fournies sont axées sur la production de telles planches, car c'est actuellement la seule alternative au bois. La planche se compose d'un cadre périmétrique, de nervures de renforcement internes et dispose d'un système de fixation à rainure et languette. Différentes couleurs disponibles.

Avantages par rapport aux matériaux traditionnels : les panneaux WPC se distinguent du bois par une peinture continue et de meilleures caractéristiques physiques (résistance, flexibilité, précision de traitement). De nombreux types de panneaux WPC sont produits double face - avec des reliefs en bois massif et des découpes nervurées.

Planche de terrasse WPC en vidéo

Panneaux ou planches de façade

Dans l'ensemble, ils peuvent être comparés au revêtement en vinyle - le principe d'installation et la structure des panneaux sont très similaires. Mais le panneau WPC est beaucoup plus épais et plus rigide, et a donc un poids plus important et de meilleures propriétés physiques.

Avantages par rapport aux matériaux traditionnels : une façade plus solide et plus durable, des cavités dans les panneaux et des murs épais retiennent mieux la chaleur et absorbent le bruit.

Clôtures, garde-corps, garde-corps, balustrades

Formes de petite architecture en « bois liquide » pour la finition décorative de l'extérieur et du paysage. Ils ont une bonne capacité de charge et conviennent à un usage intensif (dans des endroits très fréquentés).

Il était d'usage de fabriquer de tels produits à partir de bois (de courte durée de vie et nécessitant un entretien) ou de béton (lourd, froid et pas toujours fiable). Les coffrages en bois composite sont préfabriqués et toutes les pièces sont conçues à l'avance. Il ne reste plus qu'à les assembler sur place à l'aide d'une meuleuse et d'un tournevis. Une telle clôture ne nécessite pas de fondation solide ni de peinture constante. Si une section ou un élément structurel est endommagé, il peut être facilement remplacé en fabriquant un nombre supplémentaire de pièces requis.

L'avantage général est une insensibilité absolue à l'usure atmosphérique (humidité, gel, surchauffe au soleil), aux insectes, aux champignons et à l'abrasion.

Un inconvénient courant réside dans les fluctuations relativement importantes lors du chauffage et du refroidissement. L'expansion des lames de terrasse WPC peut aller jusqu'à 6 mm par 1 m (avec chauffage progressif jusqu'à +40°C).

Prix ​​​​des panneaux de façade en « bois liquide »

Comment choisir une planche de terrasse WPC

Tout type de « bois liquide » est fabriqué à partir de farine de bois dont la composition n'est pas si importante. Mais la composition du polymère qui y est ajouté peut être critique :

1. Polymère à base de polyéthylène. Plus facile et moins cher à produire. Contient une plus grande quantité de sciure de bois, ce qui la rend moins chère que ses homologues. Sensible aux rayons UV (sans additifs).
2. Polymère à base de PVC. Plus résistant aux changements de température, aux rayons ultraviolets, à une plus grande sécurité incendie. 2 fois plus durable que les autres composés.

En fonction du type de profil, les lames de terrasse sont divisées en deux types :

1. Corsé. Résiste à des charges de choc importantes. Bien adapté aux endroits à fort trafic - cafés et vérandas d'été, ponts de navires, remblais et jetées.
2. Creux. Ils sont légers. Convient aux terrasses des maisons privées.

En fonction du type de connexion, les cartes WPC sont divisées en :

1. Suture. Ils sont montés avec un espace de 3 à 5 mm et assurent un bon drainage de l'eau. Fixé avec des pinces en métal ou en plastique.
2. Sans couture. Ils créent une surface continue et durable grâce à leur adhésion mutuelle. Fixé avec des vis autotaraudeuses, aucune pince n'est requise. Convient aux zones d'été des cafés - les petites choses, les talons, etc. ne pénètrent pas dans les interstices.

Par type de revêtement ou traitement antidérapant :

1. Traité aux pinceaux («brushing» de l'anglais brush - brush, brush). Surface créée à la brosse métallique (vieillissement artificiel).
2. Brillant. La surface est traitée avec de la toile émeri.
3. En relief. En règle générale, ils sont exécutés dans une structure en bois. Il a un bon aspect décoratif, mais dans les zones à fort trafic, le design s'use et cela devient perceptible.
4. Coextrusion. La couche supérieure est constituée d'une composition à haute résistance et est structurée lors de l'extrusion du panneau lui-même.
5. Co-extrusion avec gaufrage profond (de l'anglais embossing - embossing). Le gaufrage sur la couche supérieure imite les essences de bois précieuses.

A quoi faut-il faire attention, quel que soit le type de planche que vous choisissez :

1. Hauteur des côtes. La solidité du conseil en dépend.
2. Nombre de raidisseurs. Affecte la résistance à la flexion - plus il y en a, plus la résistance est élevée.
3. Épaisseur du mur. Les parois minces (2 à 3 mm) résistent mal aux charges de choc.
4. Largeur de planche. Plus la planche ou le panneau est large, plus l’installation est rapide et facile et moins de fixations seront nécessaires.

Vidéo - comment choisir une planche de terrasse WPC

Il est tout à fait juste de suivre ces conseils en ce qui concerne les panneaux de façade et autres produits WPC pour les plans de revêtement.

L'industrie offre à l'individu moyen la possibilité de faire son choix : utiliser un nouveau matériau naturel utilisant des ressources naturelles (bois, pierre) ou utiliser des produits recyclés. Aujourd’hui, les gens ont appris à transformer les déchets issus de la transformation de matériaux naturels en produits dotés de propriétés supérieures à ces matériaux. Cependant, le choix appartient à la personne : soit se débarrasser des déchets en achetant du WPC, soit en créer de plus en plus, en privilégiant les matériaux naturels. publié

Malheureusement, le plastique, connu de tous et si répandu dans le monde, contient des substances nocives pour la santé humaine. De plus, des produits pétroliers sont utilisés dans sa production. Cependant, jusqu'à récemment, il n'existait pratiquement aucune alternative à ce matériau bon marché. Certainement, nouveaux matériaux de construction apparaissent constamment. Il s'agit de contreplaqué, de panneaux de particules et de panneaux de fibres. Il existe également de nouveaux produits dans l'industrie du béton, la métallurgie et l'industrie du verre. Cependant, en termes de coût, et donc de disponibilité, ils sont encore loin du plastique.

Au début du nouveau millénaire, les scientifiques ont réussi à créer un matériau structurel fondamentalement nouveau qui, dans les décennies à venir, pourra remplacer presque complètement le plastique habituel. Ce composite bois-polymère thermoplastique(DPKT ou DPK), et chez les gens ordinaires - « arbre liquide ». Sa production utilise des matières premières primaires (secondaires) PP, PE ou PVC ainsi que des additifs pour le bois (farine de bois, autres fibres végétales) et des additifs auxiliaires. L'effet a dépassé toutes les attentes. Le matériau le plus récent est non seulement respectueux de l'environnement (la teneur en soufre a été réduite de 90 %), mais, en combinant les meilleures propriétés du bois et du plastique, il a maintenu un coût relativement bas.

Selon les experts, la croissance annuelle des ventes de WPC dans le monde est d'environ 20 %. Alors, quel est ce miracle que les architectes, les designers et les ouvriers de production attendent depuis si longtemps ? Essayons de le comprendre.

Demande et traitement

En raison de ses propriétés, le composite bois-polymère est parfaitement utilisé dans une grande variété de domaines. Les matériaux se distinguent par l'uniformité et la douceur de leur surface, leur plasticité, leur résistance aux influences atmosphériques et biologiques et leur durée de vie, même dans des conditions extérieures difficiles, atteint 50 ans.

Tout cela permet l'utilisation du WPC dans la production de divers matériaux architecturaux et de construction : plinthes, revêtements, appuis de fenêtre, profilés, éléments décoratifs, ainsi que remplissages.

Les produits prêts à l'emploi sont fabriqués à partir de WPC : stratifiés, revêtements de sol, tôles de meubles, meubles, boîtes de câbles, profilés de fenêtres multi-chambres et même platelage - un profilé pour la fabrication de couchettes et de jetées.

Les propriétés physiques et mécaniques du composite bois-polymère offrent de nombreuses possibilités pour son traitement. Matériel ne perd pas sa forme et sa résistance, absorbant jusqu'à 4 % d'humidité. Des objets légers et creux peuvent en être fabriqués. Il est monté à l'aide de clous et de vis, ainsi que de loquets spéciaux.

De plus, le WPC peut être plaqué avec du placage, stratifié avec des films et des feuilles de plastique, peint avec n'importe quelle peinture et vernis, et divers effets décoratifs peuvent être obtenus en ajoutant des pigments à la composition, etc.

Les produits obtenus à partir de WPC sont faciles à usiner. Ils sont faciles à scier, percer, couper, coller, souder ensemble, plier (après préchauffage avec un brûleur), et si de la farine de bois tendre ou des déchets contenant de la cellulose est ajoutée au matériau, cela confère également au produit une plasticité accrue.

Enfin, le WPC, outre l'esthétique que lui confère son aspect, est également agréable à l'odorat, ayant une légère odeur boisée.

Technologie de production

Un certain nombre de composants sont utilisés pour fabriquer un composite bois-polymère. Tout d'abord, il s'agit bien entendu de bois broyé ou de matières premières contenant de la cellulose. Autrement dit, il peut s'agir non seulement de bois, mais également de maïs, de riz, de soja, de paille, de papier, de sciure de bois, etc. Le deuxième composant principal du WPC est constitué de liants synthétiques. Il s'agit notamment du polyéthylène, du PVC propylène, etc. Les composants restants sont des additifs supplémentaires dont la composition varie en fonction de la destination du futur produit. Les plus courants comprennent : les colorants, les pigments, les antioxydants, les modificateurs antichoc, les stabilisants à la lumière et à la chaleur, les ignifuges et les antiseptiques pour la protection contre le feu et la pourriture, les additifs hydrophobes pour la résistance à l'humidité, les agents moussants pour réduire la densité du WPC.

Volume de particules de bois dans le matériau peut aller de 30 à 70 % et leur taille est de 0,7 à 1,5 mm. Les fractions fines sont utilisées dans la production de profilés finis qui ne nécessitent pas de traitement de surface supplémentaire. Les médiums conviennent à la peinture ou à la finition avec du placage. Rugueux - à des fins techniques.

Volume de liants synthétiques x varie également et peut aller de 2 à 55 %. Cela dépend encore une fois du but du futur produit. Quant aux additifs complémentaires, leur volume dans le matériau ne dépasse pas 15 %.

À propos, il n'y a pas si longtemps, les développeurs allemands ont réussi à produire « bois liquide » de qualité idéale. Des spécialistes de l'Institut Fraunhofer l'ont créé à partir de lignine. Ce matériau est obtenu à partir du bois. DPK a appelé Arboforme est un produit totalement non toxique. De plus, si un composite bois-polymère ordinaire peut être traité 3 à 4 fois, alors celui-ci peut être traité jusqu'à 10 fois. Pourquoi fait-on ça? Le fait est qu’en Chine, l’industrie du WPC connaît une croissance comme nulle part ailleurs dans le monde. Et, si en Europe et aux États-Unis les matériaux créés subissent une série de tests, alors dans l'Empire du Milieu, ils ne s'en soucient pas et approvisionnent le marché, y compris international, avec un produit de mauvaise qualité.

Maintenant à propos équipement pour la production de WPC. Sa composition standard comprend : une extrudeuse bi-vis, une filière de moulage, une table de calibrage et de refroidissement, un dispositif de tirage, un dispositif de coupe en longueur, une division en largeur (si nécessaire) et un empileur. L'ensemble de la ligne est compact et son contrôle est généralement entièrement automatisé. Certains modèles comprennent également : un broyeur (broyeur de matières premières), un chargeur automatique de matières premières et un mélangeur.

Les fabricants de ces lignes et modules sont principalement Entreprises chinoises. Les leaders parmi eux sont WPC, Zhangjiagang City Boxin Machinery, etc. La qualité des équipements est d'un niveau décent, d'autant plus que leurs principaux composants sont produits par des usines européennes de construction de machines.

La tâche de la technologie de fabrication de produits à partir de matériaux composites thermoplastiques bois-polymère est fondamentalement simple : combiner tous les ingrédients du futur composite en un matériau homogène et le transformer en un produit de la forme souhaitée. Cependant, sa mise en œuvre nécessite un certain ensemble d'équipements technologiques assez complexes.

1. Principes généraux de la technologie.

La matière première de départ pour la production de WPC est la farine de bois (ou fibre), la résine de base sous forme de suspension ou de granulés et jusqu'à 6 à 7 types d'additifs nécessaires.

Il existe deux schémas fondamentalement différents pour produire des produits d'extrusion à partir de WPC thermoplastique :

• procédé en deux étapes (compounding + extrusion),
• processus en une étape (extrusion directe).

Au cours d'un processus en deux étapes, un composé bois-polymère est d'abord fabriqué à partir des ingrédients d'origine. La résine et la farine sont conservées dans deux silos. La farine séchée dans une installation spéciale et la résine sont envoyées vers un doseur peseur et entrent dans le mélangeur, où elles sont soigneusement mélangées à chaud avec l'ajout des additifs nécessaires. Le mélange obtenu est ensuite formé sous forme de petits granulés (pellets), qui sont ensuite refroidis dans un dispositif spécial (refroidisseur).

Riz. 1. Schéma d'obtention d'un composé bois-polymère granulé

Ensuite, ce composé est utilisé pour l'extrusion de produits profilés, voir schéma de la section d'extrusion, Fig. 2.

Riz. 2. Schéma de la section d'extrusion

Le granulé est introduit dans l'extrudeuse, chauffé jusqu'à un état plastique et pressé à travers une filière. Le profilé extrudé est calibré, scié transversalement (et si nécessaire longitudinalement) et posé sur la table de réception.

Le composé de polymère de bois est également utilisé pour couler ou presser des produits à partir de WPC thermoplastique.

Dans le cas de l'extrusion directe, les ingrédients sont envoyés directement à l'extrudeuse ; voir, par exemple, l'un des schémas d'organisation du processus d'extrusion directe du WPC sur la Fig. 3.

Riz. 3. Schéma d'extrusion directe de composites bois-polymère.

Dans ce cas, la farine de bois est acheminée de la trémie vers l'unité de séchage, séchée jusqu'à une teneur en humidité inférieure à 1 % et introduite dans la trémie de stockage. Ensuite, la farine et les additifs vont dans le distributeur, puis dans le mélangeur (mélangeur). Le mélange (composé) préparé dans le mélangeur est introduit dans le réservoir de stockage de l'extrudeuse à l'aide d'un système de transport. La résine, le pigment et le lubrifiant sont introduits depuis des conteneurs appropriés dans l'extrudeuse, où ils sont finalement mélangés, chauffés et extrudés à travers une filière. Vient ensuite le refroidissement (et, si nécessaire), le calibrage du profil obtenu, puis la découpe à la longueur requise. Ce schéma est appelé extrusion directe.

Actuellement, les deux systèmes sont largement utilisés dans l’industrie, même si beaucoup considèrent l’extrusion directe comme plus progressiste.

Il existe à l'étranger des entreprises spécialisées uniquement dans la production de granulés pour WPC, c'est-à-dire à vendre. Par exemple, chez WTL International, la capacité des installations de ce type peut atteindre 4 500 à 9 000 kg/heure.

Pour un emplacement approximatif de l'équipement de la section d'extrusion (ligne) pour l'extrusion directe de pièces profilées, voir le schéma suivant.

Selon l'objectif du projet, la production de WPC extrudé peut être mise en œuvre sous la forme d'un site compact dans une seule installation, ou sous la forme d'un atelier (une usine avec un nombre plus ou moins grand de lignes de production.

Les grandes entreprises peuvent disposer de dizaines d’usines d’extrusion.

Les températures limites du processus d'extrusion pour différents types de résines de base sont indiquées dans le diagramme de la figure 6.

Fig.6. Températures limites du mélange de travail (ligne 228 degrés - température d'inflammation du bois)

Note. La plupart des polymères naturels et synthétiques à des températures supérieures à 100 degrés. C est sujet à la dégradation. Cela est dû au fait que l'énergie des molécules individuelles devient suffisante pour détruire les liaisons intermoléculaires. Plus la température est élevée, plus ces molécules deviennent nombreuses. En conséquence, la longueur des chaînes moléculaires du polymère est réduite, le polymère est oxydé et les propriétés physiques et mécaniques du polymère sont considérablement détériorées. Lorsque des températures extrêmes sont atteintes, la dégradation des molécules de polymère se produit à grande échelle. Par conséquent, lors du mélange à chaud et de l'extrusion, il est nécessaire de contrôler soigneusement la température du mélange et de s'efforcer de la réduire ainsi que le temps de fonctionnement. La dégradation des polymères se produit également lors du vieillissement naturel du composite lorsqu'il est exposé au rayonnement ultraviolet. Non seulement le plastique est sujet à dégradation, mais également les molécules de polymère qui constituent la structure du composant bois du composite.

La pression du mélange fondu dans le fût de l'extrudeuse est généralement comprise entre 50 et 300 bars. Cela dépend de la composition du mélange, de la conception de l'extrudeuse, de la forme du profilé extrudé et de l'indice de fluidité. Les extrudeuses modernes et puissantes sont conçues pour des pressions de fonctionnement allant jusqu'à 700 bars.

La vitesse d'extrusion du WPC (c'est-à-dire le débit de fusion de la filière) varie de 1 à 5 mètres par minute.

L'élément principal de ce processus technologique est l'extrudeuse. Par conséquent, nous examinerons ci-dessous certains types d’extrudeuses.

2. Types d'extrudeuses

Dans la littérature russe, les extrudeuses sont souvent appelées presses à vis sans fin. Le principe de fonctionnement de l’extrudeuse est le « principe du hachoir à viande », bien connu de tous. Une vis sans fin rotative (vis sans fin) saisit le matériau du trou de réception, le compacte dans le cylindre de travail et le pousse sous pression dans la filière. De plus, le mélange final et le compactage du matériau ont lieu dans l'extrudeuse.

Le mouvement du matériau dans l'extrudeuse lorsque la vis tourne est dû à la différence des coefficients de frottement du matériau contre la vis et le cylindre. Comme le dit figurativement un spécialiste étranger : « le polymère colle au cylindre et glisse le long de la vis ».

La chaleur principale dans le cylindre de travail est libérée en raison de la compression du mélange de travail et du travail de forces de frottement importantes de ses particules sur la surface de l'extrudeuse et entre elles. Pour le traitement des thermoplastiques, les extrudeuses sont équipées de dispositifs supplémentaires pour chauffer le mélange de travail, mesurer la température et la maintenir (réchauffeurs et refroidisseurs).

Dans l'industrie du plastique, les plus courantes, en raison de leur relative simplicité et de leur prix relativement bas, sont les extrudeuses monocylindres (monovis), voir schéma et photo, fig. 7.

Riz. 7. Schéma standard et aspect d'une extrudeuse monocylindre : 1- trémie ; 2- tarière ; 3 cylindres ; 4- cavité pour la circulation de l'eau ; 5- chauffage ; 6- grille; Tête à 7 formations. Phases du processus (I - alimentation en matière, II - chauffage, III - compression)

Les principales caractéristiques de l'extrudeuse sont :

• diamètre du cylindre, mm
• rapport de la longueur du cylindre à son diamètre, L/D
• vitesse de rotation de la vis, tr/min
• puissance du moteur et du chauffage, kW
• productivité, kg/heure

Note. La performance nominale d'une extrudeuse est une valeur relative. Les performances réelles d'une extrudeuse peuvent différer considérablement de la plaque signalétique dans un processus technologique particulier, en fonction du matériau traité, de la conception des filières, de l'équipement de post-extrusion, etc. Les indicateurs de l'efficacité d'un processus d'extrusion particulier sont le rapport entre la productivité et la consommation d'énergie, le coût de l'équipement, le nombre de personnel, etc.

Le diagramme suivant montre les différences de performances des extrudeuses de la série TEM de la société anglaise NFM Iddon Ltd lors de la production de granulés et de profilés utilisant différentes compositions WPC.

Le type suivant est extrudeuse à vis conique. Structurellement, il ressemble à une extrudeuse cylindrique, mais la vis et la cavité de travail ont la forme d'un cône. Cela permet de capturer et de pousser plus énergiquement les matériaux en vrac dans la zone de travail, de les compacter et d'augmenter rapidement la pression dans la zone de la filière jusqu'au niveau requis.

Note. Les extrudeuses monovis cylindriques et coniques peuvent être utilisées pour produire des profilés thermoplastiques WPC en deux étapes, c'est-à-dire lors du traitement du composé WPC fini.

Les extrudeuses à deux vis cylindriques ou coniques sont plus productives, voir fig. 8. De plus, ils ont des propriétés de mélange nettement meilleures. Les vis de l'extrudeuse peuvent tourner dans un sens ou dans des sens opposés.

Riz. 8. Schémas des vis des extrudeuses double cylindre et double cône : zone d'alimentation, zone de compression, zone de ventilation, zone de dosage

La conception d’une machine à double vis est beaucoup plus compliquée et plus coûteuse.

Les vis des extrudeuses modernes sont une structure complexe, voir Fig. 6.9.a. et du riz 6.9.b.

Figure 1.9. Une fenêtre pour de vrai
surveiller le processus dans l’extrudeuse.

Divers processus mécaniques, hydrauliques et chimiques se produisent dans la cavité de travail de l'extrudeuse, dont l'observation et la description précise sont difficiles. En figue. La figure 9 montre une fenêtre en verre blindé spéciale pour l'observation directe du processus d'extrusion (FTI)

En raison de leur productivité élevée et de leurs bonnes propriétés de mélange, les machines à double vis sont utilisées pour mettre en œuvre l'extrusion directe du WPC thermoplastique. Ceux. ils mélangent les composants et introduisent le mélange de travail préparé dans la filière. De plus, les extrudeuses à double vis sont souvent utilisées dans un processus en deux étapes comme mélangeurs pour produire des granulés WPC.

Les vis des machines bivis ne présentent pas nécessairement uniquement des surfaces hélicoïdales. Pour améliorer leurs propriétés de mélange, des sections de mélange spéciales avec d'autres types de surfaces peuvent être réalisées sur les vis, ce qui permet un changement significatif dans la direction et la nature du mouvement du mélange de travail, améliorant ainsi son mélange.

Récemment, la société japonaise Creative Technology & Extruder Co. Ltd, pour le traitement des compositions bois-polymère, une conception d'extrudeuse combinée a été proposée, dans laquelle des extrudeuses à double vis et à vis unique sont combinées dans un seul corps cylindrique.

Les mécanismes fondamentaux des phénomènes se produisant lors de l’extrusion de matériaux thermoplastiques sont bien étudiés. De manière générale, voir par exemple l'Annexe "Introduction à l'Extrusion"

Note. L'installation de production de plaques bois-plastique à Rostkhimmash utilise une extrudeuse à disques. Dans certains cas, dans la production de DPCT, l’extrusion à piston peut être utilisée à la place de l’extrusion à vis.

Il existe des méthodes spéciales de modélisation informatique mathématique des processus d'extrusion utilisées pour calculer et concevoir des extrudeuses et des filières, voir Fig. 10. et dans les systèmes de contrôle informatique pour les extrudeuses.

Riz. 10. Système de modélisation informatique pour les processus d'extrusion.

Les extrudeuses utilisées dans la production de WPC doivent être équipées d'un dispositif de dégazage efficace pour éliminer les vapeurs et les gaz et avoir des surfaces de travail résistantes à l'usure, par exemple un cylindre à nitruration profonde et une vis renforcée de molybdène.

Traditionnellement, la farine de bois avec une teneur en humidité inférieure à 1 % est utilisée dans la technologie de production de WPC. Cependant, les nouvelles extrudeuses modernes, conçues spécifiquement pour la production de WPC, sont capables de traiter de la farine avec une teneur en humidité allant jusqu'à 8 %, car elles sont équipées d'un puissant système de dégazage. Certains pensent que la vapeur d’eau générée dans l’extrudeuse contribue dans une certaine mesure à faciliter le processus d’extrusion, bien que cela soit controversé. Par exemple, la société Cincinnati Extrusion indique que l'extrudeuse produite par la société est mod. Fiberex A135 à une teneur en humidité de la farine de 1 à 4 % aura une productivité de 700 à 1 250 kg/heure, et à 5 à 8 % seulement de 500 à 700 kg/heure. Ainsi, une extrudeuse standard, même équipée d'un système de dégazage, n'est toujours pas un sécheur, mais est simplement capable d'éliminer plus ou moins efficacement une petite quantité d'humidité du mélange de travail. Il existe cependant des exceptions à cette situation, par exemple l'extrudeuse finlandaise Conex décrite ci-dessous, qui peut également travailler sur des matériaux humides.

En général, l’eau doit être complètement éliminée du matériau lors de l’extrusion pour garantir une structure composite dense et durable. Cependant, si le produit est utilisé à l’intérieur, il peut être plus poreux et donc moins dense.

L'une des extrudeuses, conçue spécifiquement pour la production de composites bois-polymère, est illustrée à la Fig. onze.

Riz. 11. Extrudeuse modèle DS 13.27 de Hans Weber Gmbh, technologie Fiberex

Les extrudeuses utilisées dans un processus en deux étapes pour la granulation préliminaire du WPC, au lieu d'une filière profilée, sont équipées d'une tête de granulation spéciale. Dans la tête de granulation, le flux du mélange de travail sortant de l'extrudeuse est divisé en plusieurs flux de petit diamètre (brins) et coupé en morceaux courts à l'aide d'un couteau.

Après refroidissement, ils se transforment en granulés. Les granulés sont refroidis à l'air ou à l'eau. Les granulés humides sont séchés. Le WPC granulaire convient au stockage, au transport et à la transformation ultérieure en pièces à l'étape suivante du processus technologique ou dans une autre usine par extrusion, moulage par injection ou moulage par compression.

Auparavant, les extrudeuses n'avaient qu'une seule zone de chargement. Les nouveaux modèles d'extrudeuses développés pour le traitement des matériaux composites peuvent avoir deux ou plusieurs zones de chargement - séparément pour la résine, séparément pour les charges et les additifs. Afin de mieux s'adapter au travail sur différentes compositions, les extrudeuses et les formulateurs sont souvent constitués d'une conception en sections pliables, ce qui vous permet de modifier le rapport L/D.

3. Matrices (têtes) d'extrudeuses

La filière (appelée « tête d'extrudeuse ») est un outil d'extrudeuse remplaçable qui donne à la matière fondue sortant de la cavité de travail de l'extrudeuse la forme requise. Structurellement, la filière est une fente à travers laquelle la matière fondue est pressée (sortie).

Riz. 12. Matrice, profil, calibrateur.

La formation finale de la structure du matériau a lieu dans la filière. Il détermine en grande partie la précision de la section transversale du profilé, la qualité de sa surface, les propriétés mécaniques, etc. La filière est le composant le plus important du système dynamique extrudeuse-matrice et détermine effectivement les performances de l'extrudeuse. Ceux. avec des filières différentes, la même extrudeuse est capable de produire différentes quantités de profilé en kilogrammes ou en mètres linéaires (même pour le même profilé). Ceci dépend du degré de perfection du calcul rhéologique et thermotechnique du système (vitesse d'extrusion, coefficient de gonflement de l'extrudat, déformation viscoélastique, équilibre des flux individuels d'extrudat, etc.). Sur la photographie, Fig. 6.13. montre une filière (à gauche) d'où émerge un profil chaud (au centre) et est envoyé au calibrateur (à droite).

Pour fabriquer des produits aux profils complexes, on utilise des matrices qui ont une résistance relativement élevée au mouvement de la masse fondue. La tâche principale qui doit être résolue à l'intérieur de la filière pendant le processus d'extrusion, et en particulier pour une pièce profilée complexe, est d'égaliser la vitesse volumétrique des différents flux de matière fondue dans la filière sur toute la section transversale du profilé. Par conséquent, la vitesse d’extrusion des profils complexes est inférieure à celle des profils simples. Cette circonstance doit être prise en compte dès le stade de la conception du profil lui-même, c'est-à-dire produits (symétrie, épaisseur, emplacement des nervures, rayons de transition, etc.).

Figure 13. Matrice préfabriquée à deux brins pour la production de profilés de fenêtres.

Le processus d'extrusion permet à une extrudeuse de produire simultanément deux ou plusieurs profilés, généralement identiques, ce qui permet d'utiliser au maximum la productivité de l'extrudeuse lors de la production de petits profilés. A cet effet, des filières double brin ou multibrin sont utilisées. La photographie montre l'apparence d'une filière à deux brins, voir Fig. 13

Les matrices sont en acier solide et résistant à l'usure. Le coût d'une matrice peut varier de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers de dollars (en fonction de la taille, de la complexité de la conception, de la précision et des matériaux utilisés).

Il semble que la complexité technique des extrudeuses modernes et puissantes et de leurs matrices (en termes de précision, de technologies de production et de matériaux utilisés) se rapproche de la complexité des moteurs d'avion, et toutes les usines de construction de machines ne peuvent pas gérer cela. Cependant, il est tout à fait possible d'envisager la possibilité d'organiser la production d'équipements d'extrusion nationaux - si vous utilisez des composants prêts à l'emploi de production importée (cylindres de travail, vis, boîtes de vitesses, etc.). Il existe à l’étranger des entreprises spécialisées dans la fabrication de tels produits.

4. Distributeurs et mélangeurs.

Dans la production de matériaux de structure, les questions d'homogénéité (uniformité de la structure) et de constance de la composition sont, comme on le sait, d'une importance primordiale. L'importance de cela pour les composites bois-polymère ne nécessite même pas d'explication particulière. Par conséquent, dans la technologie WPC, une grande attention est accordée aux moyens de dosage, de mélange et d’approvisionnement en matériaux. Dans la production de WPC, diverses méthodes et schémas technologiques sont mis en œuvre pour résoudre ces processus.

Le dosage des matières s'effectue de 5 manières :

• Dosage volumétrique simple, lorsque le matériau est versé dans un récipient d'une certaine taille (seau doseur, fût ou récipient mélangeur)
• Dosage par pesée simple, lorsque le matériau est versé dans un récipient situé sur la balance.
• Dosage volumétrique en continu, par exemple à l'aide d'une vis doseuse. La régulation s'effectue en modifiant la vitesse d'avance de l'appareil.
• Dosage gravimétrique continu à l'aide d'appareils électroniques spéciaux.
• Dosage combiné, lorsque certains composants sont dosés d'une manière et d'autres d'une autre.

Les moyens de dosage volumétrique sont moins chers, les moyens de dosage pondéral sont plus précis. Les moyens de dosage continu sont plus faciles à organiser dans un système automatisé.

Le mélange des composants peut être effectué à l'aide de méthodes froides ou chaudes. Le composé chaud est envoyé directement à l'extrudeuse pour la formation du profil ou au granulateur et au refroidisseur pour produire des granulés. Un extrudeur-granulateur spécial peut faire office de mélangeur chaud.

Remarques:

1. Les matériaux granulaires ont généralement une masse apparente stable et peuvent être dosés avec assez de précision à l'aide de méthodes volumétriques. Avec les poudres, et surtout avec la farine de bois, la situation est inverse.
2. Les matières organiques liquides et poussiéreuses sont sujettes aux incendies et aux explosions. Dans notre cas, cela s'applique particulièrement à la farine de bois.

Le mélange des composants peut être effectué de différentes manières. Il existe à cet effet des centaines d'appareils différents, aussi bien des mélangeurs simples que des unités de mélange automatiques, comme par exemple les mélangeurs à palettes pour le mélange à froid et à chaud.

Riz. 14. Station de mélange et de dosage informatisée de Colortonic

En figue. 14. montre un système gravimétrique de dosage et de mélange automatique de composants, développé spécifiquement pour la production de composites bois-polymère. La conception modulaire vous permet de créer un système permettant de mélanger n'importe quel composant dans n'importe quel ordre.

5. Mangeoires

Une caractéristique de la farine de bois est sa très faible densité apparente et sa faible fluidité.

Riz. 15. Schéma de conception du chargeur

Quelle que soit la vitesse de rotation de la vis de l’extrudeuse, elle n’est pas toujours en mesure de capturer une quantité suffisante (en poids) du mélange libre. C'est pourquoi des systèmes d'alimentation forcée pour extrudeuses ont été développés pour les mélanges légers et la farine. Le chargeur fournit de la farine à la zone de chargement de l'extrudeuse sous une certaine pression et assure ainsi une densité suffisante du matériau. Le schéma de conception d'un tel chargeur est présenté sur la Fig. 15.

Généralement, les alimentations forcées sont fournies par le fabricant avec l'extrudeuse sous forme de commande spéciale pour un mélange spécifique, voir par exemple le schéma du processus d'extrusion directe proposé par Coperion, Fig. 16.

Riz. 16. Schéma d'extrusion directe de WPC avec alimentation forcée, Coperion.

Le schéma consiste à charger des composants individuels du composite dans différentes zones de l'extrudeuse. Apparition d'une installation similaire de Milacron, voir Fig. 1.17.a.

Riz. 17.a. Extrudeuse conique bivis TimberEx TC92 avec système d'alimentation forcée d'une capacité de 680 kg/heure.

6. Plus frais.

Dans les cas les plus simples, le processus d'extrusion WPC peut être complété par le refroidissement du profilé. Pour cela, un simple refroidisseur d'eau est utilisé, par exemple une auge avec pomme de douche. Le profil chaud tombe sous des jets d'eau, se refroidit et prend sa forme et sa taille définitives. La longueur de l'auge est déterminée à partir de la condition de refroidissement suffisant du profilé jusqu'à la température de transition vitreuse de la résine. Cette technologie est recommandée par exemple par Strandex et TechWood. Il est utilisé lorsque les exigences en matière de qualité de surface et de précision de la forme du profil ne sont pas trop élevées (structures de bâtiment, certains produits de terrasse, etc.) ou lorsqu'un traitement ultérieur est prévu, par exemple le meulage, le placage, etc.

Pour les produits présentant des exigences accrues en matière de précision dimensionnelle (structures préfabriquées, éléments intérieurs, fenêtres, portes, meubles, etc.), il est recommandé d'utiliser des dispositifs d'étalonnage (calibrateurs).

Une position intermédiaire en termes de précision dimensionnelle des produits obtenus est occupée par la technologie de refroidissement naturel par air du profilé sur une table à rouleaux, utilisée par exemple par la société allemande Pro-Poly-Tec (et cela semble être une des sociétés coréennes).

7. Calibrateurs.

Le profil sortant de la filière a une température allant jusqu'à 200 degrés. Une fois refroidi, un retrait thermique du matériau se produit et le profilé change nécessairement de taille et de forme. La tâche du calibrateur est d'assurer une stabilisation forcée du profil pendant le processus de refroidissement.

Les calibrateurs sont disponibles en refroidissement par air et par eau. Il existe des calibrateurs combinés eau-air qui permettent un meilleur pressage de l'extrudat sur les surfaces de formation du calibrateur. Les calibrateurs à vide sont considérés comme les plus précis, dans lesquels les surfaces mobiles du profilé en cours de formation sont aspirées par le vide vers les surfaces de l'outil de formage.

La société autrichienne Technoplast a récemment développé un système spécial pour l'étalonnage de l'eau et le refroidissement des profilés en bois-polymère, appelé Lignum, voir fig. 18.

Riz. 18. Système d'étalonnage Lignum de Technoplast, Autriche

Dans ce système, l'étalonnage du profil s'effectue à l'aide d'un accessoire spécial sur la matrice, dans lequel se produit un refroidissement par vortex d'eau de la surface du profil.

8. Dispositif de traction et scie à découper.

A la sortie de l'extrudeuse, le composite chaud a une faible résistance et peut se déformer facilement. Par conséquent, pour faciliter son déplacement à travers le calibrateur, un dispositif de traction, généralement du type piste, est souvent utilisé.

Riz. 19. Dispositif de traction avec scie à découper de Greiner

Le profil est délicatement capturé par les chenilles et retiré du calibrateur à une vitesse prédéterminée et stable. Dans certains cas, des machines à rouleaux peuvent également être utilisées.

Pour diviser le profilé en segments de la longueur requise, on utilise des scies circulaires pendulaires mobiles qui, pendant le processus de sciage, se déplacent avec le profilé puis reviennent à leur position d'origine. Le dispositif de sciage, si nécessaire, peut être équipé d'une scie à refendre. Le dispositif de traction peut être réalisé sur une seule machine avec une scie à découper, voir photo sur la Fig. 19.

9. Table de réception

Il peut avoir une conception et un degré de mécanisation différents. L'éjecteur gravitationnel le plus simple est le plus souvent utilisé. Pour l’apparence, voir par exemple Fig. 20.

Riz. 20. Table de déchargement automatisée.

Tous ces appareils montés ensemble, équipés d'un système de contrôle commun, forment une ligne d'extrusion, voir Fig. 21.

Riz. 21. Ligne d'extrusion pour la production de WPC (table de réception, scie, dispositif de traction, calibrateur, extrudeuse)

Pour déplacer les profils dans l'entreprise, divers chariots, convoyeurs et chargeurs sont utilisés.

10. Travaux de finition.

Dans de nombreux cas, un profil créé à partir de WPC ne nécessite aucun traitement supplémentaire. Mais il existe de nombreuses applications dans lesquelles des travaux de finition sont nécessaires pour des raisons esthétiques.

11. Emballage

Les profilés finis sont collectés dans des sacs de transport et attachés avec du polypropylène ou du ruban métallique. Les pièces critiques peuvent en outre être recouvertes, par exemple, d'un film plastique ou de tampons en carton pour les protéger des dommages.

Les petits profilés peuvent nécessiter un emballage rigide (boîtes en carton, lattage) pour les protéger de la casse.

Analogues nationaux.

Lors de la recherche d'informations dans le domaine de l'extrusion de WPC, une recherche de technologies nationales a également été réalisée. La seule ligne de production de feuilles bois-plastique est proposée par l'usine de Rostkhimmash, site Internet http://ggg13.narod.ru

Caractéristiques techniques de la ligne :

Type de produit - feuille 1000 x 800 mm, épaisseur 2 - 5 mm

Productivité 125 - 150 kg par heure

Composition de la ligne :

• extrudeuse à double vis
• extrudeuse de disque
• tête et jauge
• bain d'étalonnage sous vide
• dispositif de traction
• dispositif de coupe, pour couper les bords et couper à longueur
• dispositif de stockage automatique

Dimensions hors tout, mm, pas plus (les dimensions sont indiquées sans la station thermique et un ensemble d'appareils de commande - à préciser lors de la disposition du matériel chez le client)

• longueur, 22500 mm
• largeur, 6000 mm
• hauteur, 3040 mm

Poids - 30 620 kg

La puissance installée des équipements électriques est d'environ 200 kW

Cette installation peut être évaluée comme suit :

• a une faible productivité
• ne convient pas à la production de pièces profilées
• précision extrêmement faible (+/- 10% en épaisseur)
• consommation de matière spécifique et consommation d'énergie élevées

Vous pouvez découper les pièces et affûter chacune d'elles manuellement, mais cette technique est très imparfaite : elle demande beaucoup d'efforts, et il est impossible d'obtenir deux produits absolument identiques. Par conséquent, dans ce document, vous apprendrez comment réaliser une injection plastique à la maison.

Ce dont nous pourrions avoir besoin

Pour couler du plastique de nos propres mains, nous n'avons besoin d'aucun outil ni matériau spécial. Nous pouvons réaliser un modèle, une sorte de matrice, à partir de presque n'importe quoi : métal, carton ou bois. Mais quelle que soit l'option que vous choisissez, elle doit dans tous les cas être imbibée d'une solution spéciale avant de commencer les travaux. Cela est particulièrement vrai pour le bois et le papier, car ils absorbent activement l'humidité et pour empêcher ce processus, nous devons remplir les pores, de préférence avec de la cire liquide.

Silicone.

Si nous optons pour cette option, nous devrions alors l'acheter avec la viscosité la plus faible - cela contribuera à une meilleure rationalisation de la pièce. Bien entendu, les résultats seront plus précis. Il en existe de très nombreuses variétés sur le marché moderne, et cela n'a aucun sens de les comparer entre elles : nous n'en avons ni le temps ni l'opportunité. Nous pouvons seulement affirmer avec certitude que le mastic automobile, de préférence rouge, est idéal pour le revêtement. Cela facilitera grandement le versement du plastique à la maison.

Décider du matériau de coulée

Pour être honnête, il existe encore plus de matériaux de moulage que de variétés de silicone. Parmi eux, il y a du plastique liquide, du gypse ordinaire mélangé à de la colle PVA, et même de la résine polyester. Les substances pour le soudage à froid, les métaux à bas point de fusion, etc. sont un peu moins populaires. Mais dans notre cas, nous nous baserons sur d'autres caractéristiques des substances de coulée :

• La durée de leur travail.
• Viscosité.

Concernant le premier point, il indique le temps pendant lequel on peut manipuler le matériau qui n'a pas encore durci. Bien entendu, si la production de produits en plastique a lieu dans une usine, deux minutes suffiront amplement. Eh bien, nous, qui faisons cela à la maison, avons besoin d'au moins cinq minutes. Et s'il s'avère que vous ne parvenez pas à obtenir des matériaux appropriés, ils peuvent alors être remplacés par une simple résine époxy. Où le chercher ? Chez les concessionnaires automobiles ou dans les magasins pour les amateurs de modélisme aéronautique. De plus, cette résine se trouve souvent dans les quincailleries ordinaires.

Réaliser une forme découpée

Celui-ci est idéal pour couler du plastique de vos propres mains, car vous pouvez y verser des types de résines inhabituels. Une petite astuce de cette technique est qu'au stade préliminaire, toute la surface du modèle doit être traitée avec du silicone, puis, une fois le matériau complètement durci, la matrice peut être découpée. Après cela, nous extrayons ses « entrailles », qui nous seront utiles pour un casting ultérieur. Pour que la forme nous convienne, nous devons appliquer une couche de mastic de trois millimètres, après quoi nous attendons simplement que le matériau durcisse - cela prend généralement deux heures. Il est conseillé de l'appliquer au pinceau. Lors de l'application de la première couche, nous devons essayer de combler les irrégularités ou les vides avec le matériau afin d'éviter la formation de bulles d'air.

Comment se déroule le processus de casting ?

Premier pas.

Nous prenons le moule et le nettoyons soigneusement - il doit être sec et propre. Tous les résidus de matériau restant après les procédures préliminaires doivent être éliminés.

Deuxième étape.

Si le besoin s'en fait sentir, nous pouvons légèrement modifier la couleur de notre composition : pour ce faire, il suffit d'y ajouter une goutte de peinture, mais en aucun cas à base d'eau (les plastiques liquides ont une aversion personnelle pour eux).

Troisième étape.

Il n'est pas nécessaire de dégazer notre mélange de coulée. Cela peut s'expliquer par le fait que le moulage du plastique à la maison offre initialement une « durée de vie » relativement courte. Dans le même temps, afin d'éliminer les bulles d'air des produits de petite taille, il vous suffit de les retirer de vos propres mains après avoir versé.

Quatrième étape.

Mélangez soigneusement tous les ingrédients nécessaires et versez-le lentement dans le moule du gabarit, en un mince filet. Cela doit être fait jusqu'à ce que le mélange remplisse tout le volume et un peu plus du canal de coulée. Et bientôt, lorsque la procédure de dégazage aura lieu, le volume de ce matériau diminuera considérablement et deviendra ce dont nous avons besoin.

Et le dernier conseil : pour que la qualité du modèle soit élevée, le gabarit doit être refroidi progressivement, lentement. Alors, suivez toutes les instructions et tout ira bien pour vous !