Как повысить содержание древесной муки в изделиях из NFC и WPC

Может ли ваше изделие из ДПК содержать больше древесной муки?

Это распространённый вопрос производителей древесно-полимерных композитов (ДПК, WPC) и композитов с натуральными волокнами (NFC).

На первый взгляд идея проста:

Используйте меньше пластика и добавляйте больше древесной муки.

Однако при увеличении доли древесной муки производители могут столкнуться со следующими проблемами:

• Повышенный ток двигателя
• Повышенный крутящий момент
• Ухудшение текучести расплава
• Неравномерное распределение древесной муки
• Шероховатая поверхность изделий
• Пузыри или внутренние пустоты
• Снижение производительности экструзии
• Нестабильные механические свойства

Поэтому основной вопрос заключается не в следующем:

Насколько можно увеличить содержание древесной муки?

Более полезный вопрос:

Как увеличить содержание древесной муки, сохранив стабильную экструзию и приемлемые эксплуатационные свойства изделия?

Ответ зависит от следующих факторов: древесная мука, полимер, рецептура, добавки и экструзионное оборудование.

Почему композиции с высоким содержанием древесной муки сложнее перерабатывать?

В материалах WPC и NFC с древесным наполнителем расплавленный полимер должен окружать, смачивать и связывать большое количество древесных частиц.

По мере увеличения содержания древесной муки:

Больше древесной муки
→ Меньше полимера на каждую древесную частицу
→ Ухудшается смачивание полимером
→ Ухудшение текучести материала
→ Возрастает сопротивление переработке
→ Усложнение экструзии

Поэтому основная задача заключается в следующем:

Как ограниченное количество полимера может эффективно распределять и связывать большее количество древесной муки?

Если вы стремитесь увеличить содержание древесины в существующем изделии, сначала проверьте следующие факторы.

1. Достаточно ли сухая ваша древесная мука?

Древесная мука гигроскопична и легко поглощает влагу из окружающей среды.

При поступлении влажной древесной муки в экструдер влага в ходе переработки может превращаться в пар.

Это может привести к следующим дефектам:

• Пузыри на поверхности
• Внутренние пустоты
• Серебристые полосы
• Шероховатые поверхности
• Колебания плотности
• Нестабильное давление экструзии

Чем выше содержание древесной муки, тем важнее контроль влажности.

Как правило, более надёжный подход:

Предварительная сушка
+
Хранение в контролируемых условиях
+
Вакуумная дегазация

Если после увеличения содержания древесной муки резко усиливается образование пузырьков, влажность и дегазацию следует проверить в первую очередь.

2. Всегда ли более мелкая древесная мука лучше?

Нет.

Более мелкая древесная мука может улучшать однородность поверхности некоторых изделий.

Однако уменьшение частиц также увеличивает общую площадь их поверхности.

Это означает следующее:

Полимер должен смачивать и покрывать большую поверхность древесины.

Взаимодействие между частицами тоже может усиливаться.

Поэтому цель не должна сводиться только к следующему:

Максимально мелкая древесная мука

а в следующем:

Подходящее и стабильное распределение частиц по размерам для данного полимера и экструзионной системы.

3. Обеспечено ли взаимодействие древесной муки и полимера?

При увеличении доли древесного наполнителя это становится всё важнее.

Древесная мука по своей природе гидрофильна, а такие полимеры, как ПЭ и ПП, относительно гидрофобны.

Проще говоря:

Древесина и пластик сами по себе соединяются недостаточно хорошо.

Недостаточная межфазная совместимость может вызывать:

• Агломерацию
• Неполное смачивание полимером
• Внутренние зазоры
• Снижение прочности
• Повышенное водопоглощение

Чем выше содержание древесины, тем важнее эта межфазная граница.

4. Почему добавки важны для рецептур с высоким содержанием древесной муки?

При дальнейшем увеличении доли древесной муки обычная рецептура может приблизиться к пределу перерабатываемости.

Типичная ситуация:

Больше древесной муки
→ Ухудшение текучести
→ Повышение тока и крутящего момента
→ Нестабильная экструзия

Поэтому добавка для переработки с высоким содержанием древесной муки должна выполнять больше функций, чем простая смазка.

Эффективная система должна способствовать улучшению следующих характеристик:

• Диспергирование древесной муки
• Смачивание полимером
• Текучесть при переработке
• Межфазное взаимодействие
• Стабильность экструзии

Это одна из причин, по которым мы разработали следующее решение: Добавка PWG.

5. Добавка PWG: разработана для повышения доли древесной муки

Практика производства NFC/WPC показывает, что многие производители технически могут добавлять больше древесной муки.

Фактическим ограничением часто становится:

Материал становится слишком сложным для стабильной переработки.

Наша добавка PWG разработана специально для решения этой задачи.

PWG предназначена для улучшения общего поведения композитов с высоким содержанием древесной муки при переработке, а не просто для введения ещё одной смазки в рецептуру.

В зависимости от рецептуры и условий переработки PWG может способствовать следующим результатам:

Повышенная доля древесной муки

Помогает сохранять перерабатываемость рецептуры при увеличении содержания древесной муки.

Улучшение текучести материала

Снижение некоторых трудностей переработки высоконаполненных композиций.

Лучшее диспергирование древесной муки

Помогает уменьшить локальную агломерацию и неравномерность распределения материала.

Более стабильная экструзия

Помогает поддерживать более стабильную переработку, когда повышенная доля древесной муки влияет на ток, давление и стабильность производительности.

Более эффективное взаимодействие древесины и полимера

Помогает полимеру эффективнее работать в композитной системе с высоким содержанием древесного наполнителя.

Фактический результат зависит от ряда факторов, включая:

• Тип полимера
• Источник древесной муки
• Размер частиц
• Содержание влаги
• Применяемые добавки
• Конфигурация экструдера
• Требования к готовому изделию

Поэтому мы предпочитаем оценивать конкретную рецептуру, а не рекомендовать одну фиксированную дозировку всем заказчикам.

Достигло ли содержание древесной муки предела перерабатываемости?

Задайте себе вопросы:

Резко ли возрастает ток двигателя при увеличении доли древесной муки?

Начинает ли снижаться производительность экструзии?

Становится ли поверхность изделия более шероховатой?

Становится ли нестабильным давление в головке?

Возникают ли пузыри или внутренние пустоты?

Снижаются ли механические свойства после добавления древесной муки?

Если несколько этих проблем возникают одновременно, ваша текущая рецептура + экструзионная система могут приближаться к практическому пределу переработки.

На этом этапе простое увеличение доли древесной муки вряд ли решит проблему.

Более эффективный подход — оценить:

Сырьё + Добавки + Переработка + Оборудование

совместно.

6. Увеличение количества смазки не всегда решает проблему

Когда компаунд с высоким содержанием древесной муки становится трудно перерабатывать, добавление смазки может показаться самым простым решением.

В краткосрочной перспективе это может улучшить текучесть.

Однако избыток смазки также может влиять на взаимодействие древесной муки и полимера.

Поэтому цель должна заключаться не в следующем:

Больше смазки

а:

Более сбалансированная система переработки.

PWG разрабатывалась с учётом этой более широкой задачи переработки, а не только снижения трения.

7. Экструзионное оборудование также определяет практически достижимую долю древесной муки

Даже при грамотно разработанной рецептуре экструдер остаётся критически важным.

Компаунды с высоким содержанием древесной муки обычно сочетают:

Высокое содержание наполнителя + Высокое сопротивление переработке + Ограниченная текучесть + Термочувствительность

К важным факторам оборудования относятся:

Стабильная подача

Повышение содержания древесины изменяет насыпную плотность и характер движения материала.

Нестабильная подача может приводить к следующим последствиям:

Колебания производительности → Колебания давления → Колебания размеров изделия

Достаточный крутящий момент

При переработке высоконаполненных композитов производителям следует оценивать не только:

kg/h

а также учитывайте:

• Крутящий момент
• Нагрузка двигателя
• Частота вращения шнека
• Пластикационная способность
• Стабильность работы

Подходящая конструкция шнека

Максимальный сдвиг не является целью.

Правильный баланс:

Подача → Пластикация → Смешивание → Дегазация → Дозирование

8. Не пренебрегайте вакуумной дегазацией

Больше древесной муки означает больше природного материала, способного вносить в процесс влагу и летучие компоненты.

Недостаточная дегазация может вызвать:

• Пузыри
• Внутренние пустоты
• Поверхностные дефекты
• Колебания плотности

При экструзии с высоким содержанием древесной муки:

Сушка + вакуумная дегазация

обычно надёжнее, чем использование только одного из этих способов.

9. Не решайте каждую проблему текучести повышением температуры

Повышение температуры может снизить вязкость многих термопластов.

Однако древесная мука чувствительна к температуре.

Чрезмерная температура или время пребывания могут привести к:

• Изменение цвета
• Обугливание
• Запах
• Увеличение количества летучих веществ
• Изменение цвета изделия

Поэтому, если после увеличения доли древесной муки материал становится трудно перерабатывать, постоянное повышение температуры не является оптимальным решением.

Рецептуру, добавки и параметры экструзии следует оценивать совместно.

10. Как испытывать композиции с повышенным содержанием древесной муки?

Рекомендуем увеличивать содержание древесной муки постепенно.

Практическая процедура испытания:

Текущая стабильная рецептура

↓

Введите PWG и оптимизируйте базовую рецептуру

↓

Постепенно увеличивайте содержание древесной муки

↓

Контролируйте ток двигателя и крутящий момент

↓

Проверяйте давление в головке

↓

Проверьте поверхность и внутреннюю структуру

↓

Испытывайте механические свойства

↓

Продолжайте оптимизацию

Важные параметры:

Цель — найти баланс между:

Более высокое содержание древесной муки и стабильные эксплуатационные свойства изделия.

Всегда ли больше древесной муки — лучше?

Нет.

Наиболее полезная цель — не просто:

Максимальное содержание древесной муки

Это:

Максимальное стабильное содержание древесной муки

Иными словами:

Максимальная практически достижимая доля древесной муки, при которой производство остаётся стабильным, а изделие соответствует требуемым эксплуатационным характеристикам.

На разных предприятиях различаются:

• Древесная мука
• ПЭ, ПП или ПВХ
• Оборудование
• Конструкции изделий
• Экструзионные головки
• Требования к эксплуатационным характеристикам

Единого процентного содержания, подходящего для всех изделий, не существует.

Хотите узнать, можно ли увеличить содержание древесной муки в вашем изделии?

Если вы сейчас производите:

• Плиты из ДПК
• Профили из ДПК
• Композиты древесина/ПЭ
• Композиты древесина/ПП
• Древесно-ПВХ-композиты
• Другие изделия из NFC

и хотите увеличить содержание древесной муки, пришлите нам:

1. Текущая доля древесной муки
2. Тип полимера — ПЭ, ПП, ПВХ и т. д.
3. Размер частиц древесной муки
4. Основные используемые добавки
5. Размеры и применение изделия
6. Модель экструдера и производительность
7. Проблемы после увеличения доли древесной муки

Наши инженеры могут использовать эту информацию для оценки:

Основное ограничение связано с рецептурой или с экструзионной системой?

После этого мы сможем оценить, может ли Добавка PWG подходит ли для вашей системы материалов.

Заключение

Увеличение содержания древесной муки в изделии из NFC или WPC — это не просто добавление большего количества наполнителя.

Стабильный процесс при высоком содержании древесной муки требует правильного сочетания следующих факторов:

Древесная мука

+

Полимер

+

Добавки

+

Процесс экструзии

+

Оборудование

Наша Добавка PWG разработана для переработки композитов с высоким содержанием древесной муки, чтобы помочь производителям увеличить долю древесины при сохранении практической стабильности экструзии.

Если вы сталкиваетесь со следующими проблемами:

ограниченная доля древесного наполнителя, чрезмерный ток двигателя, плохая текучесть, шероховатая поверхность или снижение производительности

пришлите текущую рецептуру и требования к изделию.

Мы можем оценить вашу рецептуру и изучить возможности дальнейшего увеличения доли древесной муки.

Вопросы и ответы

Какие натуральные волокнистые материалы можно использовать в изделиях NFC/WPC?

Возможное сырьё включает древесную муку или волокна, солому сельскохозяйственных культур, например пшеничную солому, рисовую шелуху и рисовую солому, тростниковые волокна, бамбуковую муку или волокна. NFC — более широкое обозначение композитов с натуральными волокнами; WPC обычно относится к композитам на основе древесины.

Эти материалы не всегда взаимозаменяемы напрямую. Влажность, размер частиц, форма волокон и состав могут влиять на переработку и свойства изделия. Каждый материал необходимо надлежащим образом очистить, высушить и подготовить по размеру, затем оценить с выбранным полимером, системой добавок и процессом экструзии.

Сообщите, какое местное сырьё вы хотите использовать и какое изделие планируете производить. Свяжитесь с нашей командой для обсуждения испытаний рецептуры и применимости добавки PWG к вашей системе материалов.

С какими рецептурами ДПК можно использовать PWG?

Применимость зависит от полимера, древесной муки, существующих добавок и условий переработки. Системы на основе ПЭ, ПП и ПВХ следует оценивать по их фактической рецептуре.

Насколько PWG может увеличить содержание древесной муки?

Единого процентного содержания, подходящего для всех изделий, не существует.

Практический предел зависит от полимера, размера частиц древесной муки, экструзионного оборудования, структуры изделия и требуемых механических свойств.

Цель — увеличить содержание древесной муки при сохранении стабильного производства и приемлемых характеристик изделия.

Может ли одна добавка PWG решить проблему переработки с высокой долей древесной муки?

PWG может помочь оптимизировать переработку при высоком содержании древесной муки, однако контроль влажности, размер частиц, экструзионное оборудование, конфигурация шнека, дегазация и параметры переработки остаются важными.

Поэтому мы рассматриваем PWG как часть комплексного решения для переработки.

Можете ли вы оценить нашу существующую рецептуру?

Да. Укажите текущую систему материалов, процент древесной муки, тип изделия, параметры экструзии и основные возникающие проблемы.

Это помогает определить, на чём сосредоточить дальнейшую оптимизацию: на рецептуре, добавке PWG или процессе экструзии.