Процесс экструзии впервые был применен в самом конце XVIII века Джозефом Брамой и предназначался для изготовления труб из мягкого металла. В настоящее время существует огромное количество деталей, изготавливаемых при помощи метода экструзии. Материал поступает в бункер загрузки, где нагреваясь, проходит по шнеку, приобретая нужную форму. Далее происходит фаза охлаждения, деталь приобретает настоящие размеры. Так как материал идет непрерывным потоком, на станке установлены отрезные устройства, которые запрограммированы на необходимый размер. После отреза происходит упаковка готовых изделий. Если на станке изготавливаются доски, которые предназначены для полового покрытия, их дополнительно обрабатывают специальными щетками, которые придают более естественный вид.
В экструзионном аппарате конечным продуктом также может быть и гранулы. Они используются как полуфабрикаты и многие изготовители товаров из ДПК используют две линии: на одной производятся изделия посредством экструзии, на другой в специальный контейнер из гранулирующей головки поступает полуфабрикат. Все это позволяет добиться более налаженного производства, так как гранулы позволяют использовать их сразу же, не затрачивая много времени на подготовку материала. Все необходимые пропорции в них уже соблюдены. Также на строительном оптовом рынке гранулы пользуются большим спросом, что позволяет продавать их, не затрачивая времени на изготовление различных материалов.
Достаточно распространенным и оправдывающим себя методом является ко-экструзия. Это такой вид технологического процесса, при котором две линии экструдера с различными смесями объединяют одной головкой, в результате чего одна масса накладывается на другую и соединяется уже в процессе производства. Это необходимо, например, когда на профиль ДПК наносят полимер, обладающий водоотталкивающими свойствами.
Процесс экструзии достаточно сложный и прихотливый. Ведь если неправильно соблюсти все условия, можно на выходе получить продукт, который не отвечает заявленным требованиям или совершенно не соответствует по внешним характеристикам. Одним из важных факторов является необходимая температура. При слишком низкой температуре материал не успевает прогреться и расплавиться как следует, в результате этого на его поверхности образуются раковины и другие дефекты. В то же время слишком высокая температура расплавляет материал и он, не успевая остыть, выливается из заготовки, не принимая необходимую форму. Если слишком быстро охладить готовую деталь, она не выработает необходимый запас прочности, станет ломкой, что приведет к деформации. Многолетний опыт работы на экструдере имеет огромное количество примеров неправильной настройки аппарата. Добавление в полимерный материал древесного сырья добавляет определенные сложности в работу с экструдером и требует полного соблюдения всех необходимых условий. И хотя в теории о добавлении древесного сырья в полимер было известно за долгие годы до начала его применения, производители все же долго не решались делать это.
Компании-производители рецептур ДПК сотрудничают с производителями экструзионного оборудования для достижения максимального эффекта. От того, какой будет основной конечный продукт, зависит вся линейка производства. Также при разработке учитывается планируемый объем выпуска продукции, возможности завода-изготовителя и многое другое.
Помимо метода экструзии, некоторые компании занимаются литьевым формованием древесно-полимерных композитов. Этот процесс также требует тщательной подготовки и соблюдений всех технологических параметров, сложный в настройке, поэтому далеко не все производители решаются использовать его в реальности. Но разработчики нашли выход. Применение компаундов — полимерной смолы с наполнителями или без, которая применяется для заливки и придания более однородной массы — значительно повысило качество готового изделия. В настоящее время древесно-полимерные композиты с успехом изготавливаются на оборудовании, предназначенном для литьевого формования, практически не меняя настройки оборудования. Существуют некоторые различия в инструкции по использованию смесей древесного волокна и полипропилена, а также с термопластичными биокомпозитами. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Как и в экструзионном методе, литье тоже требует значительной подготовки. Так как литьевым формованием производят в основном детали с толстыми стенками, основным качеством их является жесткость. При этом необходимо помнить, что литьевые детали из древесно-полимерного композита менее прочные, поэтому следует избегать ударов и чрезмерного воздействия на них.
При литьевом формовании используется от 20 до 60% древесного композита, что значительно меньше, чем при экструзии. Тип древесной стружки или муки также очень важен, ведь от этого будет зависеть ее процентное содержание. Так, например, мука из дуба обладает повышенным количеством дубильной кислоты, что приводит к быстрой коррозии пресс-формы. В сосне содержится смола, которая выделяется при сжатии. Но при этом сосна легче окрашивается. Клен считается самым неприхотливым в использовании. В компаунде при этом применяют короткие волокна растительного происхождения.
При создании рецептур для изготовления гранул растительных биокомпонентов особое внимание стоит уделить влажности. Если влажность поверхности гранул должна составлять менее 1,5%, то внутренняя влажность еще меньше — не более 1%. Несоблюдение данного параметра может привести к внешним дефектам и повышению хрупкости готового изделия. Также важным фактором является однородность гранул. Использование качественного материала способствует созданию более качественных вещей. К недостаткам литьевого формования можно отнести повышенную стоимость готового продукта, в отличие от экструзии, так как приходится дополнительно изготавливать компаунд и заниматься сушкой гранул. При этом ДПК имеет преимущество перед другими формовочными материалами в виде дополнительного их смешивания с полипропиленами и другими смолами, что придает существенную жесткость готовому изделию. Таковым может выступать, например, автомобильный бампер.
В процессе производства изделий из ДПК основным техническим моментом является соблюдение температурных режимов. Производителями установлены средние показатели температурных режимов для отдельных зон:
- задняя зона — 1710-1880°С;
- средняя зона — 1820-1990°С;
- передняя зона — 1930-2100°С;
- и, наконец, наконечник литьевого отверстия — 1990-2100°С.
Если соблюдать все режимы по температуре, скорости прохождения массы по аппарату бесперебойным потоком, можно добиться качественных, гладких поверхностей без пенообразования. Если же какой-либо из этих параметров задан неверно, на поверхности детали могут произойти изменения в окраске, появиться симптоматические полосы и многое другое. Все детали, в частности, наконечник литьевого отверстия должен максимально совпадать с диаметром литника, дабы избежать сдвига конструкции и изменения ее характеристик.
Рассмотрим некоторые особенности процесса формовки изделий из ДПК. Широкие потоки литниковых систем призваны обеспечить минимальный сдвиг детали. Литники при этом изготавливают максимального размера, насколько этого могут позволить себе пресс-формы. Изготовители стараются избежать расположения литников в местах соединения фронтов потока, а также сварных швов. Ведь именно сварные швы — наиболее уязвимое место в готовой детали.