Cómo resolver el problema de deformación del plástico de maderaWPCpanel de pared en el proceso de producción?
Los problemas de deformación en la producción de paneles de pared compuesto de madera (WPC) generalmente se originan en múltiples factores, incluidas las relaciones de materiales, los procesos de fabricación, los parámetros del equipo, las etapas de enfriamiento y moldeo, así como el postprocesamiento. Las manifestaciones de deformación comunes incluyen deformación, deformación, contracción desigual e irregularidades de la superficie, que requieren una optimización integral en todo el proceso de producción.
A continuación se presentan análisis de causas específicas y soluciones sistemáticas desarrolladas por el equipo de Yongte a través de años de experiencia práctica:
Razones centrales: factores clave de "materia prima" a "producto terminado"
Los paneles de pared compuesta de madera compuesta se componen principalmente de fibras de madera (como harina de madera y polvo de bambú) y polímeros termoplásticos (incluidos PVC, PE y PP). Estos dos componentes exhiben características distintas: las fibras de madera demuestran fuertes propiedades de absorción de humedad, mientras que los plásticos muestran una expansión y contracción térmica significativas. Si los procesos de producción no logran equilibrar sus características de rendimiento, puede ocurrir la acumulación de estrés interno, lo que finalmente conduce a una deformación estructural. Las causas específicas se pueden descomponer de la siguiente manera:
l Enlace de materia prima: alto contenido de humedad del polvo de madera, mala compatibilidad entre plástico y polvo de madera, proporción irrazonable de aditivos;
l Proceso de extrusión de plastificación: plastificación desigual del material, velocidad de rotación de tornillo inadecuado/control de temperatura, defectos de diseño de moho;
l Proceso de enfriamiento y configuración: la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida/desigual, unión insuficiente del molde de ajuste;
l Enlace de corte de tracción: la velocidad de tracción y la velocidad de extrusión no coinciden, el estrés no se libera durante el corte;
l Proceso de tratamiento de acabado: apilamiento inadecuado de productos terminados, falta de tratamiento con límite de tiempo, pérdida de temperatura y control de humedad en el entorno de almacenamiento.
Solución: optimización de precisión de cada enlace
1, Pretratamiento de materia prima: reducir el riesgo de deformación de la fuente
La materia prima es la base, y se deben resolver dos problemas centrales de "absorción de humedad de madera en polvo" y "plastificación desigual".
1.1 Control estricto del contenido de humedad de la harina de madera
El alto contenido de humedad del polvo de madera (generalmente se requiere que sea inferior al 3%) producirá burbujas debido a la evaporación del agua en el proceso de extrusión, y el producto terminado es fácil de absorber la humedad y expandirse en la etapa posterior, lo que resulta en una deformación local.
Solución: El polvo de madera se pretratiza mediante el uso de aire caliente (temperatura 80-120℃, tiempo 2-4 horas) o secador de aspiradora, y almacenado de manera sellada inmediatamente después del secado para evitar la absorción de humedad secundaria; El contenido de humedad de la materia prima se muestra y se prueba antes de mezclar, y la materia prima que no cumple con los requisitos está prohibida por su uso.
1.2 Optimizar la relación de materias primas y mejorar la compatibilidad
La fibra de madera y el plástico no son de naturaleza compatible. Si no se agrega compatibilizante, es fácil conducir a una mala unión interfacial entre los dos y una gran diferencia en la tasa de contracción durante el enfriamiento, lo que resulta en deformación.
Rx：
Aditivos: el plástico de madera a base de PVC agregue polietileno clorado (CPE) y éster acrílico; El plástico de madera a base de PE/PP agregue el polietileno injertado de anhídrido maleico (PE-G-MAH), generalmente del 2% -5% de la materia prima total, para mejorar la fuerza de unión entre el polvo de madera y el plástico.
Controle la proporción de polvo de madera: una proporción demasiado alta de polvo de madera (generalmente recomendada para ser inferior al 60%) reducirá la dureza de los materiales y fácil de romper y deformarse; Se recomienda ajustar de acuerdo con el uso, el 40% -50% de la relación de polvo de madera es adecuada para paneles de pared de decoración del hogar, y el 55% puede aumentarse adecuadamente para la instalación industrial.
Agregue aditivos anti-deformación: agregue 1% -3% de rellenos inorgánicos, como talco de polvo y carbonato de calcio (que debe activarse mediante un agente de acoplamiento) para reducir la contracción general del material; Agregue el antioxidante 0.5% -1% (como 1010) y el absorbedor UV para reducir la deformación en el envejecimiento posterior.
1.3 Control de la uniformidad de mezcla de materia prima
La mezcla de desigualdad conducirá al desequilibrio de la relación de harina/plástico de madera local, y la contracción de cada parte después de la extrusión no es consistente.
Solución: Use un mezclador de alta velocidad (velocidad de rotación 800-1200R/min), primero agregue partículas de plástico, compatibilizantes y aditivos, se ablastia de calor a plástico (PVC aproximadamente 100-120℃, PE alrededor de 120-140℃), luego agregue el polvo de madera seca, mezcle durante 5-8 minutos, asegúrese de que el material sea uniforme y el estado suelto, sin bulto.
2, Proceso de moldeo por extrusión: equilibrio de plastificación y estrés
La extrusión es el proceso central de la formación de paneles de pared de madera, y la plastificación desigual y la temperatura/control de la velocidad de rotación son las principales causas de deformación.
2.1 Optimización de la combinación y velocidad de tornillo
El tornillo es la clave de la plastificación del material. Si la fuerza de corte es insuficiente, el polvo de madera y el plástico no pueden estar completamente integrados; Si la fuerza de corte es demasiado grande, es fácil causar sobrecalentamiento local y degradación, lo que resulta en estrés interno.
Rx：
Selección del tornillo: el tornillo de tipo de barrera o el tornillo de separación se usan para mejorar la capacidad de cizallamiento y mezcla de los materiales, especialmente para las formulaciones con alto contenido de polvo de madera, se debe aumentar la relación longitud de diámetro del tornillo (se recomienda aumentar (l/d = 28-32: 1).
Control de velocidad rotativa: ajustado según la formulación de materia prima, típicamente que varía de 30 a 60 rpm. Velocidad de rotación excesiva (＞60 rpm) pueden conducir a una plastificación insuficiente y partículas residuales sin fundir en el material. Por el contrario, la velocidad de rotación excesivamente baja (＜30 rpm) da como resultado una baja eficiencia de producción y un tiempo de residencia prolongado de los materiales en el barril, lo que puede causar envejecimiento y degradación.
2.2 Control preciso de la temperatura de barril y boquilla
Las temperaturas excesivas pueden causar la degradación plástica y la carbonización de la harina de madera, reduciendo la resistencia del material. Por el contrario, las temperaturas insuficientes conducen a una plastificación inadecuada y un flujo de material deficiente, lo que resulta en una deformación de contracción desigual después de la extrusión. Se debe implementar un sistema de control de temperatura segmentado, con la temperatura de la puerta de la muerte ligeramente más alta que la zona de homogeneización para evitar el enfriamiento prematuro en la puerta de la muerte, lo que podría causar problemas de descarga de material o rugosidad de la superficie (aumentando los riesgos de deformación en etapas posteriores). Los perfiles de temperatura deben ajustarse de acuerdo con el sustrato de plástico:
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Sección de cilindro |
rango de temperatura（℃） |
guiarse por |
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Sección de alimentación |
140-160 |
Precaliente el material para evitar unir |
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Sección comprimida |
160-175 |
Plastilizando gradualmente, expulsar el aire |
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Segmento de armonización |
175-185 |
Mezcle bien para garantizar una plastificación uniforme |
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Cabeza/boca |
180-190 |
Descarga estable para evitar el enfriamiento rápido de los materiales |
2.3 Optimizar el diseño y la precisión del moho
El molde es el determinante directo de la forma de la placa de pared. El canal de flujo desigual de la abertura del molde y la mala adhesión de la moldura conducirán a una fuerza desigual durante la extrusión de materiales y la deformación después del enfriamiento.
Rx：
Canal de flujo de la boca del molde: se adopta el diseño del canal de flujo gradual para garantizar la tasa de flujo uniforme del material en la boca del molde (evite la velocidad de flujo rápido en el borde y la velocidad de flujo lento en el medio), y la superficie del canal de flujo debe pulirse (rugosidad RA≤ 0.8μm) Para reducir la resistencia al flujo del material.
Molde de configuración: diseñe el molde de configuración de adsorción de vacío de acuerdo con el grosor de la placa de pared (el grosor de la placa de pared es de 5-10 mm, y el grado de vacío se controla a 0.04-0.06MPA), asegúrese de que la placa de pared esté estrechamente unida al molde en forma y los canales de agua de enfriamiento uniformes abiertos en el molde de franqueo en el molde para evitar el enfriamiento local.
2.4 Enfriamiento y configuración: la clave para eliminar el estrés interno
El enfriamiento y la configuración inadecuada es la causa más directa de la flexión y la deformación del panel de pared, el núcleo es "enfriamiento uniforme, liberación lenta de estrés".
2.4.1 Uso de "enfriamiento gradual" en lugar de "enfriamiento repentino"
La temperatura de la placa de pared recién extruida es alta (alrededor de 160-180℃). Si se coloca directamente en el tanque de enfriamiento a baja temperatura (<20℃), la superficie se encogerá y se endurecerá rápidamente, mientras que el interior todavía está en un estado de ablandamiento de alta temperatura. En la etapa posterior, la contracción interna tirará de la superficie, lo que dará como resultado una deformación (generalmente "cóncava en el medio y arriba en ambos lados").
Solución: Configure un sistema de enfriamiento de tres etapas:
Enfriamiento de primer nivel (enfriamiento del moho estabilizador): la temperatura de la pared se reduce de 180℃ a 80-100℃ A través del canal de agua en el molde estabilizador (la temperatura del agua se controla a 50-60℃), y la forma es preliminarmente fija;
Enfriamiento secundario (enfriamiento por pulverización): use equipos de aerosol atomizantes para rociar uniformemente 40-50℃ agua tibia y reducir la temperatura a 40-50℃;
Enfriamiento de nivel 3 (enfriamiento de agua fría): ingrese al tanque de agua fría al 20-30℃ y enfriar completamente a temperatura ambiente (tiempo de mantenimiento de 5 a 8 minutos).
Clave: el agua de enfriamiento debe cubrir ambos lados de la placa de pared de manera uniforme para evitar enfriamiento excesivo en un lado (las placas de guía se pueden colocar en el tanque de agua para garantizar un flujo liso).
2.4.2 Control Velocidad y tiempo de enfriamiento
La velocidad de enfriamiento debe coincidir con el grosor de la pared: espesor de la pared delgada <5 mm, el tiempo de enfriamiento total se puede controlar en 8-10 minutos; Espesor grueso de la pared> 8 mm, debe extenderse a 12-15 minutos para garantizar un enfriamiento interno completo y evitar la "contracción secundaria" en la etapa posterior.
(4) Tracción y corte: evite la deformación causada por fuerzas externas
El desequilibrio de la velocidad de tracción y el tiempo de corte incorrecto aumentarán artificialmente el estrés interno de los paneles de pared, lo que resultará en la deformación.
2.5 Combostura de la velocidad de tracción y la velocidad de extrusión
Velocidad de tracción demasiado rápida: estirará la placa de pared, lo que dará como resultado un aumento en la velocidad de contracción longitudinal, más tarde fácil de "encoger" la deformación;
Velocidad de tracción demasiado lenta: la placa de la pared permanece en la moldura durante demasiado tiempo, lo cual es fácil de cebar y doblar debido a su propio peso.
Solución: utilice máquinas de tracción reguladas por velocidad de frecuencia variable. A través del monitoreo del sensor en tiempo real de la salida de extrusión, mantenga la relación de velocidad de tracción a extrusión entre 1.05-1.1: 1 (asegurando que la velocidad de tracción exceda ligeramente la velocidad de extrusión para garantizar paneles de pared plana sin arrugas). Simultáneamente, mantenga una presión uniforme en los rodillos superiores e inferiores (presión 0.2-0.3MPa) para evitar la carga desigual en cualquier lado único.
2.5 Tiempo de corte y precisión del equipo
Cuando el panel de la pared no se enfría por completo (temperatura> 30℃) Durante el corte, o la cuchilla de sierra de corte no es aguda y la velocidad de rotación es demasiado baja, la fuerza desequilibrada en la vanguardia causará una deformación local.
Rx：
Tiempo de corte: después del tercer nivel de enfriamiento, asegúrese de que la temperatura de la pared se reduzca a temperatura ambiente (<25℃) antes de cortar;
Equipo de corte: se usa sierra circular de alta velocidad (revoluciones 3000-4000R/min). La cuchilla de sierra debe pulirse regularmente. Durante el corte, la placa de pared se fija a través del dispositivo de guía para evitar temblores durante el corte.
2.6 Post-tratamiento y almacenamiento: consolidar el efecto de moldeo
Incluso si el proceso de producción está bien controlado, el postprocesamiento inadecuado aún puede conducir a la deformación, y se debe centrar la "liberación de estrés" y el "control ambiental".
2.6.1 Tratamiento de tiempo de producto terminado (liberación de estrés)
Los paneles de pared recién producidos todavía tienen un estrés interno incompleto, lo cual es fácil de deformarse gradualmente si se apilan directamente.
Solución: Los paneles de pared cortados se apilan perfectamente en una paleta plana, y la altura de cada pila no tiene más de 1.2 metros (para evitar la deformación del fondo causado por una presión pesada). Los paneles de la pared se colocan en una temperatura normal (20-25℃) y entorno ventilado durante 7-10 días para permitir que el estrés interno se libere naturalmente. Este proceso se llama "tratamiento con efecto de tiempo".
2.6.2 Almacenamiento y transporte estandarizados
El entorno de almacenamiento es húmedo: el polvo de madera absorbe la humedad y se expande, lo que resulta en flexión de la pared;
Cambio tremendo de temperatura ambiente: la expansión térmica plástica y la contracción en frío se intensifican, causando deformación.
Rx：
Almacén de almacenamiento: Mantenga seca (humedad relativa≤60%), ventilado, evite la luz solar directa y la fuente de calor cercana (como calefacción, caldera);
Método de apilamiento: los paneles de pared deben apilarse "cara a cara, consecutiva" de manera alterna, separada por tiras de madera (espaciadas 50-100 mm) en el medio para garantizar la circulación de aire; El fondo debe elevarse con madera de cojín (al menos 10 cm sobre el suelo) para evitar que la humedad invade el suelo;
Proceso de transporte: cubrir con tela a prueba de lluvia para evitar la lluvia; Maneje cuidadosamente durante la carga y descarga para evitar la compresión y la colisión.
resumir
El desafío de deformación de los paneles de pared WPC compuesto de madera-plástico representa un "proceso sistémico" que requiere adherencia a un flujo de trabajo integral: control de humedad en materias primas→ plastificación uniforme→ enfriamiento gradual→ liberación de estrés→ Almacenamiento estandarizado. La clave radica en equilibrar las distintas características de las fibras de madera y los plásticos para minimizar la acumulación de estrés interno. Al regular con precisión los parámetros críticos (particularmente el contenido de humedad, la temperatura y las tasas de enfriamiento) junto con los equipos optimizados y el monitoreo de la calidad, la deformación se puede controlar dentro del 1%, satisfacer tanto los requisitos de producción como las necesidades de la aplicación.
