محصولات WPC |خط توليد چوب پلاست|خط توليد چوب پلاستيک|WOOD PLASTIC|WOOD PLAST

فن‌آوري‌هاي توليد چوب - پلاستيک ، WOOD PLASTIC
تاریخ انتشار:

محصولات WPC |خط توليد چوب پلاست|خط توليد چوب پلاستيک|WOOD PLASTIC|WOOD PLAST| توليد چوب پلاستيک| توليد ورق WOOD PLASTIC|خط توليد چوب پلاستيک|WOOD PLAST| محصولات WPC| روشهاي توليد چوب پلاستيک| کامپوزيت WPC| فرايند کامپوزيت چوب پلاستيک

 

فن‌آوري‌هاي توليد چوب - پلاستيک ، WOOD PLASTIC

چند سازه يا مواد مرکب چوب پلاستيک موادي هستند ازطريق اختلاط انواع پليمرهاي ترمو پلاستيک‌ به عنوان ماتريس با الياف چوب و يا ديگر مواد « سلولزي» به عنوان فازتقويت‌کننده يا فيلر، ساخته مي‌شوند که داراي ظاهري شبيه به چوب بوده و در کاربرد ها اغلب به جاي چوب استفاده مي شوند.

کارآيي بالاي خانواده محصولات چوب- پلاستيک  از جمله در مصارفي چون کفپوش سازي ، حصارکشي و مصارف بيروني ( انواع مبلمان شهري،باغي، پارکها) ، ساخت قطعات خودرو و ... و همچنين خصوصياتي مشابه ويژگي‌هاي مثبت چوب از قبيل ميخ و پيچ خوري، چسب پذيري ، اره ورنده شدن است.. با در نظر گرفتن  ويژگي هاي فوق در اين چند سازه و نيز محدوديت جنگلها ، کمبود  چوب و  به تبع آن حجم بالاي واردات چوب آلات و الوار در کشور ما، لزوم توحه جدي و پرداختن به اين فراورده‌ها بيش از پيش هويدا مي‌گردد . زيرا که چند سازهWPC   در بسياري از موارد مي‌تواند جايگزين مناسبي براي چوب باشد و نيز از ديگر سو ارزان و فراوان بودن مواد اوليه و نيز امکان استفاده از مواد بازيافتي همچون باگاس ساقه گندم و برنج و انواع ترکيبات پلاستيک ضايعاتي ، موجب برتري آن نسبت به مواد و مصالح سنتي گرديده است در توليد مواد مرکب الياف -پليمرهاي ترموپلاستيک، استفاده از الياف يا پرکننده هاي طبيعي هر روز بيش از گذشته مورد توجه قرار مي­گيرد.

 

روشهاي متداول توليد چندسازه چوب-پلاستيک:

براي توليد فراورده‌هاي مرکب چوب پلاستيک روش‌هاي بسياري وجود دارد ولي ميتوان گفت که در مقياس گسترده و صنعتي  مهمترين روش‌هاي توليد عبارتند از :

1- اکستروژن         2-  قالبگيري صفحه‌اي        3-  قالبگيري تزريقي      4-  قالبگيري فشاري       5-  پالترو‍ژن

 

به دليل عموميت بيشتر روش اکسترود کردن نسبت به ساير روش‌ها ،  ماشين آلات و فناوري‌هاي متداول  فرايند اکستروژن، مورد تاکيد و توجه بيشتري قرار مي‌گيرند.و ساير روشها نيز به صورت اجمالي مورد اشاره قرار خواهند گرفت.

 

تکنولوژي و ماشين آلات شکل دهي کامپوزيت WPC

 اکستروژن    :

 اکستروژن   متداول ترين روش شکل دهي اين کامپوزيتها است . قابليت توليد پيوسته ، انبوه و اتوماتيک از مزاياي اين روش به شمار مي روند . در بين ماشين آلات فرآيند اکستروژن ،  اکسترودرهاي دو پيچه همسوگرد و  اکسترودهاي دو پيچه ناهمسوگرد مخروطي، از تک پيچه ها عموميت بيشتري دارند . خوراک دهي اين  اکسترودرها بسته به امکانات و تجهيزات  مي تواند به سه صورت مواد اوليه مجزا ، مواد اوليه پيش اختلاط شده ويا گرانول صورت گيرد در اين ماشين ذوب مواد دراثرانتقال حرارت از بدنه وبرش ايجاد شده در اثر حرکت پيچ صورت مي گيرد .  توليدات اين اکسترودرها مي تواند به صورت مستقيم به شکل پروفيل هاي اکسترود شده مورد مصرف قرار گيرد و يا با استفاده از دستگاه گرانول سازبه صورت دانه هاي گرانول درآمده و در ساير فرآيندها مثل تزريق و يا قالبگيري حرارتي مصرف شود .

از آنجايي که فيلر مورد استفاده در اين کامپوزيت الياف و پودر سلولزي است که به شدت آبدوست هستند ؛ رطوبت گيري وخشک کردن جهت رسيدن به خواص مکانيکي مطلوب اهميت بسزايي دارد ، زيرا عدم رطوبت گيري مناسب نه تنها مانع از اختلاط خوب ذرات چوب و پليمر مي‌شود بلکه بعد از فرآيند نيز به دليل حضورآب در سطح مشترک چوب وپليمر ، چسبندگي بين چوب و پليمر کاهش مي يابد، رطوبت موجود در چوب در حين فرآيند تبخير شده وباعث ايجاد يک فوم نامنظم وايجاد حفره و نقص درقطعه توليدي و نهايتا موجب کاهش خواص فيزيکي و مکانيکي قطعه توليدي و کاهش شديد عمر مفيد محصول مي شود همچنين به‌دليل افزايش فشار  ممکن است سبب انفجار در ماشين اکسترودر ‌گردد.

البته با پيشرفت فن آوري ، دربعضي از تکنولوژي ها توليد نيازي به خشک کن نيست وعمل رطوبت گيري در  اکسترودصورت مي گيرد؛ در اين  اکسترودها الياف ويا پودرسلولزي با رطوبتي در حدود 15%    وارد شده و بعد از طي مسير مورد نظر جهت رطوبت گيري و رسيدن به رطوبت مورد نياز عمل اختلاط بين پليمر و چوب آغاز مي گردد از مزاياي اين روش نسبت به عمل خشک کردن قبل از ورود به اکسترودر ، کاهش هزينه توليد و عدم نياز به استفاده از الياف رطوبت گيري شده مي باشد.

يکي ديگر از چالش‌هاي اساسي در فرآيندهاي شکل دهي ،  افزايش ويسکوزيته مذاب پلاستيک در اثر افزودن فيلر و محدوديت دمايي فرآيند مي‌باشد، به دليل جلوگيري از تخريب حرارتي مواد ليگنوسلولزي موجب کاهش مقاومت مذاب وکاهش کيفيت قطعه وشکست سطحي مذاب مي شود کمک فرآيندها ، روان کننده ها وعوامل جفت کننده مهمترين ابزار غلبه بر اين مشکل به شمار مي‌روند در ضمن بايد ذکر کرد که در حين فرآيند ، دما نبايد در هيچ نقطه اي از 180 درجه سانتي گراد تجاوز کند زيرا در دماي بالاتر تخريب حرارتي الياف سلولزي آغاز مي شود .

 

انواع اکسترودر و تکنولوژيهاي متداول

اکسترودر هاي تک پيچه (اکسترودرپروفيل) :

اصول کلي شکل دهي در توليد پيوسته به اين ترتيب است که ابتدا مواد اوليه    sizing( عمل اندازه گيري و افزودن مواد کمکي مورد نياز ) مي شوند؛ سپس مواد اوليه سلولزي در خشک‌کن تا حد مطلوب (1الي%3) وزني رطوبت خود را از دست مي دهند در مرحله سوم توسط سيستم تغذيه مواد به داخل اکسترودر خوراک دهي مي شوند.  در مرحله بعد خروجي سيستم اکسترودر  به صورت گرانول در مي آيد و در نهايت هم گرانول توليد شده با انواع فرآيندهاي شکل دهي حرارتي قالبگيري شده و به محصول نهايي تبديل مي شوند. البته فن‌آوري‌هاي جديد خصوصاً ابداع و طراحياکسترودر هاي با پيچ‌هاي ويژه در موارد زيادي ترتيب اين مراحل را نقض مي‌کنند.

اکسترودر تک پيچه  به فراواني درفرآيند ترموپلاستيک ها استفاده مي شود ، اين اکسترودر ها از سه ناحيه تغذيه ،  تراکم وفشردگي  و  اندازه گيري و سنجش  تشکيل شده اند(تصوير شماره 2)  قيمت اين دستگاه ها به نسبت ساير اکسترودر ها پايين تر مي باشد از معايب اين دستگاه به اختلاط ضعيف مواد زمان اقامت گسترده ودبي پايين آنها مي توان اشاره کرد. در مواردي که ماده اوليه به صورت ذرات گرانول تغذيه شده باشد مشکل اختلاط وجود ندارد ولي در دبي بالا احتمال سوختن الياف وجود دارد بنابر اين به ندرت از اين دستگاه جهت فرايند کامپوزيت چوب پلاستيک استفاده مي شود.

 

اکسترودر دوپيچه همسوگرد :

جهت اختلاط عموما ازاکسترودرهاي دوپيچه استفاده مي شود نوع همسو گرد اختلاط بهتري را ايجاد مي کند اما تنش برشي ايجاد شده در آن بالاست، لذا معمولا براي مواد حساس به برش مانند PVC استفاده نمي شوند زمان اقامت در نوع همسو گرد بالاتر از نوع نا همسو گرد است زيرا بيشتر جريان مواد در انتقال ازيک پيچ به پيچ ديگر صورت مي گيرد اين مساله سبب اختلاط بهتر و توزيع زمان اقامت پهن‌تر مي‌گردد نماي شماتيک الگوي جريان مواد در داخل اکسترون در شکل ذيل به خوبي  نشان داده شده است . همانطور که در تصوير شماره (3) مشاهده مي‌شود در اين اکسترودر ها مواد از يک پيچ به پيچ ديگر در مسيري به شکل  8  منتقل مي شوند بدون اينکه کمترين احتمال ماندگار شدن موضعي وجود داشته باشد .

 

 

اکسترودر دوپيچه ناهمسوگرد موازي :

اکسترودر دوپيچه  ناهمسوگرد موازي عموما در توليد پروفيلهاي در و پنجرهPVC  به‌کار مي روند اختلاط در پيچ هاي نا همسوگرد به نسبت ضعيفتر از نوع همسو گرد است در ناهمسو گردها بيشتر جريان در فضاي بين دو پيچ در حرکت است و انتقال مواد از يک پيچ به پيچ ديگر کمتر صورت مي گيرد . اين مساله سبب اختلاط ضعيف تر، زمان اقامت کوتاهتر و توزيع زمان اقامت باريکتر نسبت به نوع همسوگرد مي شود

 

اکسترودر دوپيچه نا همسو گرد مخروطي :

سيستم هاي جديد(Counter Roating Twin Screw Extruder ConicalIntermeshing )اکسترودر دوپيچهمخروطي ناهمسوگرد ومتداخل را براي فرآيند کامپوزيتهاي چوب پلاستيک پيشنهاد مي کنند .اين سيستم داراي زمان اقامت کوتاه وتوزيع اقامت باريک است که سبب کنترل دمايي خوب وبه حداقل رسيدن تخريب حرارتي مي گردد. اين مساله براي مواد حساس مثل PVC وچوب يک مزيت بزرگ به شمار مي رود . قطر زياد مارپيچ وسطح تماس زياد در منطقه تغذيه به انتقال مخاوط داراي درصد چوب بالا کمک مي کند شکل مخروطي در سرعت پايين ، گشتاور وفشار بالا ايجاد مي کند که سبب فشردگي وآغشتگي بهترذرات چوب مي شود به علاوه قطر کم ناحيه metering سبب تامين جريان ويسکوز لازم داي مي گردد .

---  براي توليد 50تا 1000کيلوگرم در ساعت مناسب هستند.

--- روشهاي خوراک دهي متنوع از جمله مخلوط آماده ، گرانول چوب پليمر،

---  اکستروژن  مستقيم مواد خام ، امکان استفاده از اين اکسترودرها رابراي هر نوع خوراک اوليه فراهم مي سازد.

--- امکان گاز گيري تا  8% رطوبت را براي کامپوزيت هاي با 30 تا 90درصد چوب فراهم مي کند .

--- قسمتهاي قابل تعوبض خوراک دهي ، توزين ،گازگيري وماردون

--- توان کار با انواع پليمر از  پليمرهاي طبيعي مثل نشاسته تاPP,PVC ,PE   

 

اکسترودرهاي Conex :

اکسترودرهاي جديدي هستند که از دو  روتور چرخنده مخروطي تشکيل شده اند و در هر دوطرف روتورهاي چرخنده استاتور قرار گرفته و هر روتور با ماردون هاي مجزا خوراک دهي و کنترل مي شود . روتورهاي مخروطي از شيارها وحفرات (sigments) تشکيل شده اند .وقتي مواد وارد قسمت داخلي روتور مي شود پس ازطي کردن مسيرشيارهاي داخلي به حفره مي رسد وبعداز عبوراز حفره ماده وارد شيار خارجي مي شود وبا چرخش روتور به حفره بعدي مي رسد واز اين راه ماده دوباره به داخل چرخه وارد مي شود وبا تکرار اين عمل مواد به صورت کامل با هم مخلوط مي شوند . کيفيت بالا به نسبت هزينه کم از محاسن اين تکنولوژِي به شمار مي رود  و   ازجمله  ديگر ويژگي هاي مثبت استفاده از اين اکسترودرها ، عدم نياز به" آميزه سازي " يا   "Compunding"،عدم نياز به رطوبت گيري از مواد اوليه مصرفي  وامکان استفاده از مواد مصرف شده بازيافتي  مثل خرده هاي پلاستيک ؛ چوب و کاغذ است. همچنين توليد محصول WPC چند لايه در اين اکسترودرها ؛ امکان استفاده از مواد ارزان قيمت براي قسمتهاي داخلي پروفيل و مواد خام با کيفيت را در سطح خارجي فراهم مي سازد.

محصول  اکستروژن پروفيل و ورق خواهد بود ، با قرار دادن داي هاي مختلف مي توان پروفيل را با اشکال مختلف سطح مقطع و همچنين ورقهاي مورد مصرف براي فرآيندهاي ترموفرمينگ را توليد کرد.

 

ساير تکنولوژي هاي شکل دهي کامپوزيت WPC

روشهاي شکل دهي حرارتي   Thermo Forming :

قالبگيري فشاري صفحه اي : صفحات توليد شده توسط ماشين اکسترودر و يا صفحات توليد شده در فرآيند پالتروژن را با استفاده از تکنيک قالبگيري صفحه اي مي توان به محصول نهايي تبديل کرد . براي توليد قطعات مصرفي در داخل اتاق خودرو سقف ، رودري داشبورد و قطعات داخل صندوق عقب معمولا از اين روش استفاده مي شود .

 

قالب گيري تزريقي تحت فشار :  تنها تفاوت مهم فرآيند قالب گيري تزريقي با قالب گيري تزريقي تحت فشاراستفاده از نيروي هيدرليک در روش اخير است

 

فرآيند پالتروژن :

فرآيند پالتروژن يکي ديگر از تکنولوژيهاي توليدWPC تکنولوژي پالمن مي باشد اين تکنولوژي که به پالتروژن نيز موسوم است  از سه مر حله تشکيل شده :

مرحله اول : پالتروژن - کامپوزيت توسط دستگاه پالترودر توليد مي شود به اين صورت که الياف طبيعي (الياف مورد استفاده عموما الياف طبيعي بلند مثل کنف ، کتان و.. .هستند) يا پودر چوب به همراه گرانول‌هاي پليمر، روان کننده و ساير افزودني ها در مقادير مشخص وارد پالترودر مي شوند حرارت ناشي از فشار واصطکاک ايجاد شده باعث ذوب شدن پلاستيک واختلاط آن با الياف طبيعي مي شود چاقوهاي چرخنده در قسمت خارجي داي آميزه حاصل را تکه تکه کرده و گرانولهاي چوب-پلاستيک آماده مي شود .

مرحله دوم  : گرانولهاي توليد شده بر روي رولهاي مخصوص به صورت يکنواخت پخش مي شوند

مرحله سوم  : پرس کردن آميزه با استفاده از نوار تسمه مي باشد و در انتها توسط غلطکهاي کاليبراسيون که در فاصله حرارت دهي وخشک کردن مي باشد ضخامت تخته تنظيم مي شود . توليد پيوسته ، سرمايه گذاري پايين وکيفيت بالاي محصول از مزاياي اين تکنولوژي به شمار مي رود .

 

نتيجه­گيري

با توجه به اينکه امروزه در مقياس جهاني يکي از مهمترين بازارهاي مواد ساختماني در محصولاتي نظير " مصالح نرده کشي  ، کفپوش و حصارکشي " در اختيار فراورده‌هاي چوب پلاستيک است، توليد کنندگان ماشين آلات فراوري چوب پلاستيک نيز به طور مستمر در تلاش هستند تا کيفيت و سطح فن‌آوري ماشين‌آلات خود را ارتقاء دهند و از سوي ديگر قيمت تمام شده محصول را کمتر و کمتر کنند. لذا براي توليد کنندگان چوب پلاستيک و صاحبان اين صنايع در کشور لازم است که در انتخاب نوع فرايند و ماشين آلات مربوطه با مطالعه و بررسي کافي، همچنين توجه به ظرفيت توليد، نوع ماده اوليه و خواص محصول نهايي به انتخاب و سفارش خريد اقدام نمايند. در اينجا افزايش بهره‌وري، کاهش زمان توليد، قابليت ارتقاء فناوري، اصلاح سيستم عايق‌کاري، توانايي در اعمال تغييرات در آميزه‌سازي و فرمولاسيون، ظرفيت ماشين‌هاي اکسترودر و حتي المقدور ساده بودن فرايند توليد، مهمترين مواردي هستند که بايد مد نظر قرار گيرند.

 

 

برچسب ها : توليد چوب پلاستيک ،  توليد ورق WOOD PLASTIC،خط توليد چوب پلاستيک ، WOOD PLAST، محصولات WPC ، روشهاي توليد چوب پلاستيک ، کامپوزيت WPC، فرايند کامپوزيت چوب پلاستيک،محصولات WPC |خط توليد چوب پلاست|خط توليد چوب پلاستيک|WOOD PLASTIC|WOOD PLAST