Дерево, пожалуй, самый востребованный строительный и отделочный материал. Древесина универсальна в обработке, обладает высокими теплоизоляционными и эстетическими качествами, незаменима при создании необычных архитектурных построек, изысканной мебели, декорировании интерьера и оформлении приусадебных участков. Единственный недостаток дерева – восприимчивость к неблагоприятным внешним факторам и способность к гниению.
Стремясь сохранить все достоинства древесины и свести на нет все ее недостатки, производители создали инновационный строительный материал – древесно-полимерный композит. Рассмотрим, что собой представляет «поливуд», какие свойства, характеристики присущи современному материалу, и какова сфера его применения.
Содержание
Основные виды древесных композиционных материалов
Древесные композиты – это материалы, полученные в результате объединения разного сырья. Основным компонентом древесного композита является дерево. Количество древесных отходов, а также вид связующего компонента определяют основные характеристики композитного материала.
Самыми распространенными древесными композитами являются:
- Древесно-стружечные плиты (ДСП) – листовой материал, полученный путем горячего прессования древесной стружки и связующими не минерального происхождения. Материал создан в конце 40-х годов ХХ века, после окончания Второй мировой войны, когда для создания мебели не хватало натуральной древесины. Сфера применения ДСП – изготовление корпусной мебели, настила для полов, межкомнатных перегородок.
- Древесноволокнистые плиты (ДВП) используются для термо- и звукоизоляции конструкций в индустриальном строительстве, для изготовления тары, корпусной мебели, выравнивания поверхностей и облицовки каркасных перегородок.
- Древесноволокнистые плиты средней плотности (Medium Density Fibreboard, МДФ) изготавливаются из мелкодисперсной древесной стружки и связующего вещества – лигнина. МДФ отличается высокой прочностью (крепче древесины), устойчивостью к температурным колебаниям и повышенной влажности. Область применения МДФ: монтаж подвесных потолков, изготовление мебели, дверей, создания обрешетки для крыш домов.
- Плиты из ориентированной щепы (OSB-плиты) разработаны в 80-х годах ХХ ст. Состав OSB-плиты: древесные щепы и водостойкие склеивающие смолы. Материал имеет высокое сопротивление на изгиб во всех направлениях и обладает хорошей технологичностью – поддается различным обработкам. OSB-плиты используются в мебельной промышленности, в строительстве (обрешетка крыш, чердачные перекрытия).
- Древесно-полимерный композит (ДПК, дерево-пластик, «жидкое дерево») совмещает практичные свойства пластика и достоинства древесины. ДПК – современный, усовершенствованный материал, который нашел широкое применение в строительстве, внутренней и внешней отделки домов, автомобилей, яхт и пр.
- Древесно-полимерный композит: фото основания для патио из декинг-доски
-
- Остановимся более подробно на составе инновационного материала, технологии его производства и технико-эксплуатационных характеристиках.
Древесно-полимерный композит: производство и состав материала
В состав ДПК входять три основних компонента:
- Частицы измельченной древесины (некоторые производители для удешевления продукции добавляют частицы рисовой шелухи или жмых семечек).
- Термопластичный полимер (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен).
- Комплекс модификаторов – химических добавок (до 5% в составе материала).
Производство древесно-полимерного композита происходи по схеме.
Измельчение древесины. Дерево перерабатывается на молотковых и ножевых дробилках до получения частиц размером 0,7-1,5 мм. После дробления древесина просеивается и фракционируется.
Из наиболее мелких фракций изготавливают профиля без отделки поверхности, из средних компонентов – профиля под отделку шпоном, краской или пленкой, а грубые фракции древесины используют для создания технических профилей
Сушка древесины проводится, если влажность сырья превышает 15%.
Дозирование и смешивание компонентов. Все составляющие ДПК соединяются в нужных пропорциях и перемешиваются между собой. Чаще всего используют такие соотношения компонентов древесная мука/полимер:
- 70/30 – в композите присутствует такое свойство древесных волокон, как влажностное расширение; ДПК считается более хрупким и имеет срок эксплуатации около 5-7 лет;
- 50/50 – оптимальное соотношение древесины и полимера, при котором сохраняются декоративные свойства древесины и прочность полимера;
- 40/60 – эстетические качества древесины ослабевают, материал ощущается и выглядит, как пластик.
Прессовка и форматирование изделия. Заключительный этап, при котором формируются технические свойства ДПК и материал приобретает товарный вид.
Технико-эксплуатационные характеристики древесно-полимерного композита
Свойства композита определяются количеством древесины в материале, типом используемого дерева и полимера. Отметим общие механические и физические показатели ДПК:
- Плотность материала. Показатель зависит от используемой базовой смолы, количества применяемых аддитивов и плотности древесных частичек. Максимальная плотность ДПК – 1,4 кг/дм3 (истинная плотность древесины).
- Удлинение при растяжении – 0,5-1 %;
- Сопротивление изгибу – 25-60 МПа;
- Ударная вязкость по Шарпи – 3-4 Кдж/м2.
Древесная часть ДПК придает материалу такие свойства:
- сохраняется аромат дерева;
- текстура и цвет натурального дерева;
- безопасность для потребителей и окружающей среды;
- теплопроводность, присущая дереву.
Полимерные качества ДПК проявляются следующим образом:
- износостойкость и прочность материала (ДПК не боится ударов, сильных нагрузок, истирания от хождения);
- высокая влагоустойчивость (доски из ДПК не разбухают);
- устойчивость к различным погодным условиям и температурным колебаниям (от -50 до + 80 °С);
- материал не поражается грибками, гнилостными бактериями и вредными насекомыми;
- удобно в эксплуатации и не требует тщательного ухода.
Сравнительная характеристика дерева и ДПК
Для того чтоб более наглядно охарактеризовать древесно-полимерный композит проведем сравнительный анализ основных качественных и экономических показателей дерева и ДПК.
- Влагостойкость ДПК значительно выше влагостойкости обычной древесины. Высокую устойчивость к воздействию влаги имеют только некоторые породы деревьев, например лиственница.
- Долговечность ДПК составляет около 40 лет, тогда как древесины – порядка 10-15 лет.
- Дерево значительно уступает древесно-полимерному композиту в прочности.
- Древесина постепенно разрушается под воздействием ультрафиолета и перепадов температур, а ДПК – устойчив к воздействию внешних факторов.
- Изделия и конструкции из дерева нуждаются в специальной обработке (лакировка, защитные средства, циклевка) и уходе, ДПК – достаточно периодически чистить водой и щеткой.
- Оба материала экологически безопасны.
- Закупка древесины обойдется дешевле, чем древесно-полимерного композита (цена 1 м2 дерева – около 1000-1500 рублей, ДПК – 2000-2900 рублей).
- Затраты на уход за деревом (антисептики, пропитки, замена изношенных деталей) в течение первых пяти лет эксплуатации составят около 10000 рублей. Использование досок не требует дополнительных вложений.
Область применения ДПК
Благодаря своим достоинствам, древесный композит завоевал широкую популярность в промышленной сфере, строительстве и в быту:
- мощение открытых террас, площадок, садовых дорожек;
- сайдинг из древесно-полимерного композита – отличная альтернатива цементной, металлической или виниловой фасадной отделки;
- обустройство цветников и клумб на приусадебном участке, на аллеях и в парках;
- установка заборов и ограждений из ДПК;
- сооружение садовых беседок и оснований для патио;
- доска из древесно-полимерного композита используется для обустройства пола;
- изготовление строительных элементов (балюстрады, дверные и оконные профили, кровля, штакетник);
- применение в промышленности – тара и поддоны из ДПК;
- изготовление мебели и ее элементов;
- оборудование для детских и спортивных площадок;
- изготовление из ДПК конструкционных элементов (морские сваи, пирсы, перила, переборки, противошумные барьеры, железнодорожные детали, опалубка для строительных работ);
- автомобильные детали из композитных материалов (прокладка крыш и дверей, короба, внутренние панели, спинки сидений, полы грузовиков, подъемные полки).
Более 50% древесно-полимерного композита используется как «декинг» — деревянные доски и плитки для оформления прибрежной и приусадебной архитектуры
Обзор товаров основных производителей досок из ДПК
Декинг-доски из ДПК представлены на строительном рынке многими производителями. При выборе материала лучше отдать предпочтение известным компаниям – их товар уже прошел проверку временем на качество и завоевал положительную репутацию по всему миру.
Террасная доска Bruggan (Бельгия) изготавливается из высококачественного сырья, продукция ориентирована на международный рынок. По текстильным ощущениям доска максимально приближена к древесине.
Доска Bruggan имеет следующий состав:
- дерево – 60%;
- полимеры – 30%;
- добавки – 10%.
Компания выпускает пустотелую и полнотелую террасную доску, которая используется для обустройства территорий вокруг бассейнов, создания террас, летних площадок гостиниц, баров, ресторанов, постройки лестниц.
Полнотелая террасная доска Bruggan Multicolor имеет фактуру дерева на всю толщину материала, подходит для шлифовки и радиусной подрезки
Ориентировочная цена доски Bruggan 1000-1200 рублей за один профиль
Террасная доска Mirradex (Малайзия) изготовлена из волокон тропических деревьев, что повышает устойчивость материала к увлажнению. Доска не требует дополнительных обработок. Структура доски – двусторонняя – это позволяет использовать материал для создания вертикальных конструкций (заборов, ограждений).
Состав доски Mirradex:
- древесина – 50 %;
- полимер (полипропилен) – 40%;
- аддитивы и различные добавки – 10%.
Террасная доска Mirradex относится к категории материалов премиум класса, но при этом имеет относительно доступную стоимость (около 750 рублей за профиль).
Террасная доска Legro (Венгрия) имеет специальный защитный слой, который повышает износоустойчивость материала. Доска Legro подходит для обустройства террас и площадок в общественных местах с повышенной проходимостью.
Преимущества доски Legro:
- не выгорает;
- на поверхности не остаются пятна;
- устойчивость к повреждениям (царапинам, вмятинам);
- двусторонняя нестираемая фактура.
Состав ДПК Legro:
- измельченная древесина – 50%;
- полипропилен – 45%;
- аддитивы – 5%.
Купить древесно-полимерный композит Legro можно по цене 3500 рублей за один профиль размером 150*25*5800 мм.
«Жидкое дерево»: изготовление своими руками и использование в быту
В домашних условиях можно создать аналог древесно-полимерного композита своими руками. В результате работы получиться «жидкое дерево», которое подойдет для реставрации мебели из ДСП, ремонта паркетной доски и ламината.
Весь процесс изготовления самодельного «жидкого дерева» можно разбить на следующие этапы:
- Древесные опилки размельчить при помощи обычной кофемолки.
- Полученную муку соединить с клеем ПВА. Соотношение компонентов: 70% — древесина, 30% — клей. «Жидкое дерево» должно иметь густую консистенцию.
Полученная паста наносится на поврежденный участок мебели или напольного покрытия, и оставляется до полного застывания (около 4-5 часов). После этого, излишки «жидкого дерева» надо зачистить наждачной бумагой.
Для придания «жидкому дереву» нужного оттенка в смесь можно добавить краситель, предназначенный для водоэмульсионной краски
Появление древесно-полимерных композитов позволило соединить наиболее значимые преимущества дерева и пластика в одном материале. Сооружения и конструкции из ДПК удобны в монтаже, обладают отличными эксплуатационными характеристиками и имеют эстетически благородный внешний вид, присущий изделиям из натуральной древесины.
ДПК: расшифровка, из чего сделан, где используется
Для обшивки открытых площадок, террас, веранд, беседок в саду вместо обычных досок нередко используются специальные – террасные. Последние могут быть изготовлены из обычного дерева, из термообработанного, а также представлять собой изделия из древесно-полимерного конгломерата.
Описание и разновидности ДПК
Доска из ДПК или декинг, по внешнему виду напоминает гладкую достаточную узкую доску, наподобие палубной. Конструкция, однако, иная. Изделие представляет собой 2 плоскости, соединенные многочисленными, достаточно толстыми перегородками. Встречаются и полнотелые модели.
Изготавливают доски не совсем обычным способом. Сырьем для них служит смесь мелких опилок и термопластичных полимеров. Такой состав обуславливает появление качеств присущих дереву и пластику. При этом готовое изделие обычно лишено их недостатков, наподобие подверженности грибкам, неустойчивости к влаге.
Плюсы декинга обусловлены материалом и устройством. Доска с полостями внутри не накапливает влагу ни в каком виде. Даже при залитии террасы вода стечет по полостям, как по желобу. Поэтому площадки всегда делают под наклоном, чтобы вода могла уходить. Водостойкость, неподверженность гниению обеспечивает пластик в составе.
Поверхность редко делают гладкой, так как при намокании она становится слишком скользкой. Рельефной узор придает доскам привлекательность и обеспечивает хорошее сцепление. Сходство с деревом – цвет и рисунок – обусловлено верхним декоративным слоем – термопленкой, наклеиваемой на доску.
Состав
Для получения древеснополимерных материалов используют:
- древесную муку – мелко измельченные опилки, а также подсолнечный жмых, макулатура, шелуха и другие растительные отходы;
- полимер – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид;
- модификаторы – содержание их не превышает 1–5%, они улучшают технические характеристики декинга.
На свойства строительной доски влияет соотношение муки и полимера, характер выбранного связующего. Наибольшую прочность и способность отталкивать грязь и масло, придает материалу полипропилен. Доска из него обладает глянцевой поверхностью, при этом оставаясь нескользкой. Если же на поверхности создают рельеф, последний сохраняется на весь срок эксплуатации. Декинг из полипропилена при царапинах и трещинах не подлежит восстановлению, а вариант с использованием полиэтилена механически менее стоек, но ремонтоспособен.
Производство
Древеснополимерную смесь загружают в экструдер, прогревают до расплавления пластмассовых гранул и через фильеру выдавливают на профилировочное устройство. Одновременно материал остужают. Затем полученную заготовку режут на доски и обрабатывают.
Различают одно- и двухстадийное производство. В первом случае сухие ингредиенты состава смешивают с гранулами пластика. В двухстадийном изготавливают гранулированную массу. В итоге качества декинга определяются квалификацией технолога, так как последнему необходимо настроить агрегат так, чтобы в разных его частях сохранялась разная температура.
Заготовка из ДПК имеет гладкую скользкую поверхность, неустойчивую к царапинам – это непрактично. Доски обрабатывают разными способами.
- Шлифовка – верхний слой изделия уплотняется и шлифуется до гладкости. Затем изделие обжигают и зачастую подвергают тиснению, чтобы придать ему сходство с текстурой дерева.
- Брашинг – специальными твердыми щетками снимают нестойкий глянцевый слой и формируют оригинальную структуру. Такой способ нередко используют, чтобы замаскировать не слишком точную геометрию.
- Эмбоссинг – термическое тиснение. Выполняется на полнотелых досках, поскольку пустотелые такой нагрузки не выдерживают. Текстура полностью повторяет древесный рисунок.
Готовые изделия упаковывают в пленку и отправляют на склад.
Технические характеристики
Сравнение свойств ДПК с другими материалами
Свойства декинга зависят от состава. Древеснополимерный композит обладает следующими характеристиками:
- плотность – 1,2 г, кв. см, но этот показатель установлен для пустотелой доски;
- удельный вес – 2,5 кг;
- влагопоглощение – не более 5%;
- износ и истирание – не более 0,1 г/см²;
- механическая прочность – допустимая нагрузка достигает 550 кг/см²;
- рабочая температура – от -45 до +70°С;
- пожаробезопасность – материал относят к классу горючести Г4, то есть плохо загорается и самозатухает;
- морозостойкость – выдерживает до 150 полных циклов заморозки и разморозки;
- срок эксплуатации – 25 лет.
Масса доски зависит от размеров.
Устойчивость к действию плесени и грибковУстойчивость к действию растворов солей, слабых кислотМатериал не растрескивается, не деформируется и не гнетсяПаронепроницаемость – при сыром подвале оборачивается накоплением конденсатаЦвет и рисунок со временем оттенок может измениться
Подробнее о достоинствах:
- Доски из ДПК используются для настила не только на террасу, но и на причалах, на палубах. На таком полу можно размещать тяжелую мебель и оборудование.
- При изготовлении доски опилки обволакиваются расплавом полимера, что защищает материал от бактерий и грибков. Террасные доски не нужно лакировать или окрашивать.
- В домах на побережье декинг нередко используют и для настила полов внутри дома.
- Материал легко режется, собирается по механизму «шип в паз». Высокой квалификации для монтажа не нужно.
- Верхний слой изделия уплотняется во время обработки. Занозы и травмы исключены.
Разновидности материала
Если в составе 70% дерева, доска быстро начнет деформироваться от влаги
Материал ДПК определяет качества доски. Его свойства зависят от состава исходной смеси. По этому признаку различают 3 типа.
- 70% древесной муки и 30% полимера – материал приобретает гидрофильные свойства. Он не боится прямого контакта с водой, пара, сырости. Однако при большой влажности материал несколько набухает. Это снижает сроки использования в сыром климате.
- Древесной стружки 40% и 60% пластика – скорее пластиковый материал, чем древесный. По сравнению с пластмассовыми изделиями он чуть лучше сохраняет тепло.
- Древесная мука и полимер в равных пропорциях – считается лучшим вариантом. Материал не набухает даже при высокой влажности, но в то же время на ощупь чувствуется как дерево, сохраняет тепло и прекрасный внешний вид. Срок эксплуатации максимальный.
По типу связующего различают 3 вида:
- полиэтилен – дешёвый, но нестойкий к действию ультрафиолета материал, быстро выгорает;
- полипропилен – лучше переносит солнце и перепады температуры, а главное – очень устойчив к износу;
- поливинилхлорид – сочетает все положительные качества, однако заметно дороже.
Данные о типе связующего указывают в расшифровке кода.
Планкен и вельвет
По фактуре внешней поверхности доски делят на 2 вида:
- гладкая поверхность, воспроизводящая рисунок и фактуру древесной коры;
- рифленая или антислип – на лицевой стороне сформирован ряд вертикальных выступов, препятствующих скольжению, которые обеспечивают полную безопасность.
При выборе вида материала обязательно учитывают его плотность. Показатель в 550 кг/см² свойственен только качественному декингу.
Область применения ДПК
При разработке декинга главной задачей было создать материал достаточно дешевый, но устойчивый к действию влаги. Сходство с деревом в данном случае обусловлено лишь популярностью последнего.
Декинг с таким же успехом может имитировать каменную облицовку. Разрабатывались доски для обустройства открытых площадок и дорожек в саду.
Однако характеристики их оказались настолько интересными, что декинг получил куда большее распространение.
Облицовка
Фасад из ДПК
Доски из ДПК прекрасно подходят для отделки фасада. Они устойчивы к сырости, морозостойки, просты в монтаже. Специально для облицовки стен дома снаружи выпускают следующие виды панелей:
- в виде сайдинга – в таких плитах нет пустот, по свойствам они больше всего напоминают полипропиленовую фасадную отделку;
- пустотелые – с ячеистой структурой, выводящей влагу;
- реечные – более узкие доски без пустот;
- планкен – полнотелые доски с пазами для клипс, очень удобны в сборке;
- вагонка – воспроизводит деревянные отделочные доски.
Монтаж выполняется по той же схеме, что обшивка вагонкой или сайдингом.
Пол
Материал для настила пола – классический вариант применения ДПК. Обычно это пустотелые изделия, так как они обеспечивают лучший отток воды, однако в доме нередко используют плотные рейки.
Выбирают материал по размерам.
- Длина – от 1,5 до 6 м. Длинные используют для обустройства причалов и пирсов, танцполов. Внутри жилища лучше класть короткие доски – они выглядят эстетичнее.
- Толщина – от 18 до 48 мм. Этот показатель определяет прочность доски и величину несущей нагрузки.
- Ширина – от 90 до 250 мм.
Типоразмеры могут встречаться и другие. Это зависит от производителя, а также от способа стыковки реек.
Стены
Внутри дома декинг используют для отделки стен в ванной, на кухне, в хозяйственных помещениях с высокой влажностью. Берут для этого обычный фасадный материал, однако предпочитают наиболее дешевый – на базе полиэтилена. Нагрузка внутри здания намного меньше, солнечный свет малодоступен, а влагостойкость полиэтиленового ПК не меньше полипропиленового.
Как правило, выбирают доски, имитирующие дерево. Однако есть и более декоративные материалы, воспроизводящие реечные наборы.
Окна и двери
ДПК – вполне подходящий материал для изготовления межкомнатных дверей и окон. Он выдерживает очень высокую нагрузку. Остекление, даже тройное, проблемой для рамы не является. При этом материал воспроизводит рисунок и цвет дерева и выглядит красиво.
Жесткость двери или окна обеспечивает не пластик, а каркас. В этом смысле изделия из ДПК ничем не отличается от металлопластикового профиля.
Мебель
Садовая и дачная мебель, часто оставляемая на веранде или в беседке, должна обладать высокой стойкостью к сырости, переносить дождь и жаркое солнце и не терять привлекательности. ДПК отлично справляется с этой задачей.
Из материала изготавливают скамьи, диваны, столы, стулья, качели, кушетки и прочее. Берут как пустотелую, так и полнотелую доску. Зависит это от размеров, а не назначения мебели, так как прочности хватает с избытком.
Поверхность декинга для мебели гладкая или воспроизводит фактуру дерева. Специальный рельеф здесь не нужен.
Террасная доска
Основной вид продукции. Выполняется в разных армюрах. Может быть 2 типов:
- полнотелая – без пустот, более прочная, рассчитана на высокую несущую нагрузку;
- пустотелая – используется для обустройства веранд, террас и других сооружений, где важно обеспечить отток воды.
Террасные доски используются для покрытия открытых садовых площадок, по обустройству двора, укладки садовых дорожек. Прекрасно подходит материал для организации территории вокруг крытого или открытого бассейна.
Производители ДПК
Изготавливают материал множество отечественных и зарубежных компаний. Список обширный.
- Ligna Tek – известная российская компания. Первая запустила производство декинга в России. Выпускает террасную доску в нескольких цветах и типоразмерах.
- POLYWOOD – производит террасную отделку по собственной запатентованной технологии. Доски выпускаются в 3 оттенках.
- DORTMAX – предлагает продукцию в среднем ценовом сегменте.
- WERZALIT – выпускает пустотелую и полнотелую доску.
- DeckMayer – германская компания, предлагающая не только террасные, но и фасадные доски для отделки здания.
Технология производства ДПК: состав, сырье, оборудование для производства древесно-полимерного композита
- Общее описание технологии работы производства изделий из ДПК на основе HDPE, ПНД
- Производство профилей (изделий) из древесно-полимерного композита на основе ПНД (HDPE) требует наличия следующих сырьевых составляющих — полимера, наполнителя (мука древесная либо мука из шелухи рисовой, подсолнечника, или бамбука), антиоксидантов, лубрикантов, минеральных наполнителей, красителей, связующего вещества.
- Основные требования к сырью – низкая влажность, так как влажность напрямую влияет на качество и последующий срок службы изделий из древесно-полимерного композита.
Требования к полимеру (ПНД, HDPE) – достаточное содержание антиоксидантов и стабильный ПТР (показатель текучести расплава), который влияет на стабильность процесса экструзии профилей из древесно-полимерного композита, а следовательно на производительность и на качество ДПК. Производство ДПК на первичной грануле в принципе не рентабельно, основной задачей производителя ДПК является поиск и организация поставок вторичной гранулы стабильного качества.
Достаточное количество антиоксидантов в полимере определяет срок службы композита, его качество и долговечность через несколько лет эксплуатации. Отсутствие антиоксидантов приводит к тому, что полимер, в процессе экструзии или под воздействием ультрафиолета, в процессе эксплуатации подвергается деструкции, своего рода «выгоранию», становится хрупким, и может рассыпаться в пыль.
Например, если поставить канистру на солнце, сделанную из полимера без добавления антиоксидантов — через год ее легко можно проткнуть пальцем, стенка канистры просто раскрошится. Чем большее количество раз полимер был переплавлен – тем больше в него надо добавлять антиоксидантов. При каждой переплавке у ПНД показатель текучести расплава снижается, а у полипропилена наоборот.
Основные требования к наполнителю – низкая влажность и мелкий размер частиц. Приемлемая для производства влажность должна быть не более 4%, но для получения качественного древесно-полимерного композита необходима древесная мука с нулевой влажностью.
Для этого муку необходимо просушить на стадии подготовки смеси ДПК в миксере, при этом, чем выше влажность, тем больше времени и электроэнергии потребуется на сушку наполнителя, а также будет быстрее изнашиваться оборудование.
От размера частиц муки зависит влагопоглощение древесно-полимерного композита, чем больше размер частиц, тем выше влагопоглощение, но если добавить больше сшивающего агента и полимера, то влагопоглощение древесно-полимерного композита можно привести к норме и с крупной мукой.
В России при производстве ДПК в основном используют связующие вещества (сшивающие агенты, аддитивы) на основе ПНД (полиэтилен низкого давления, HDPE) с привитым малеиновым ангидридом (белый порошок или крупная гранула). В Китае используют более широкий спектр сшивающих агентов, в том числе не содержащих ангидрид.
Основным недостатком аддитивов содержащих ангидрид является – их нейтрализация в случае, если в сырье имеется влага, а также при использовании стеаратов металлов в качестве лубрикантов.
Для того, чтобы получить качественный продукт ДПК, надо хорошо просушить сырье и не использовать в производстве стеараты металлов, хотя действуют они на порядок эффективнее стеариновых кислот.
Китайские аддитивы не содержащие ангидрид могут хорошо совмещать компоненты композита, даже если в наполнителе есть небольшая влажность и в качестве лубрикантов используются стеараты металлов. Также некоторые аддитивы без ангидрида содержат в своем составе лубриканты и тем самым позволяют снизить расход лубрикантов в целом, и соответственно повысить рентабельность производства.
Подготовка полимера
Для производства ДПК идеально подходит полиэтилен низкого давления – ПНД (HDPE) с низким ПТР (показатель текучести расплава). Также хорошо подходит поливинилхлорид ПВХ (PVC), с его применением, как правило, древесно-полимерный композит можно сделать дешевле, но у него есть свои плюсы и минусы.
Основные плюсы ПВХ: твердость конечного продукта, низкая цена.
Минусы: плохая морозостойкость, токсичность при нагреве, при аварийной остановке можно не успеть очистить шнеки, цилиндр и фильеру, и они придут в негодность, но самое плохое – испарениями отравить рабочих, а также существенное отличие ПВХ от ПНД – ПВХ выдерживает не более пяти переплавок.
Для высокой рентабельности производства очень важно использовать полимер со стабильным ПТР, однородного состава и качества. В этом случае производство будет работать с минимумом брака и будет рентабельным.
В случае, когда полимер неоднородный и ПТР постоянно меняется – работать крайне сложно, трудно увеличить скорость экструзии и удерживать ее в требуемых параметрах, с сохранением качества и геометрии.
При изменении ПТР вязкость расплава ДПК будет также меняться, давление в фильере будет нестабильным и для поддержания стабильной работы линии необходимо будет очень быстро реагировать на изменения и менять температуру и подачу охлаждающей жидкости.
Это практически не реально, так как температура меняется не сразу, а в течение 3-5 минут. При этом обычно портиться геометрия, либо профиль раздувается и линию придется останавливать для перезапуска.
Подготовка полимера (из отходов производств) может состоять из нескольких этапов, в зависимости от качества и состояния исходного сырья. Первое, что необходимо сделать – это измельчить крупные части на мелкие кусочки, определенного размера.
Для измельчения литников, обрезков труб большого диаметра лучше всего подойдет одновальный шредер с прижимной плитой. Он «отгрызает» кусочки полимера от большого куска (литника). Затем полученные кусочки можно измельчить до нужной фракции с помощью дробилки.
Для измельчения канистры или подобных элементов наиболее подходит двух (четырех) вальный шредер или большая дробилка. Далее полимер необходимо отмыть и просушить. Она моет и сушит одновременно.
Затем, если сырье изначально было чистое, можно его дополнительно измельчить или сразу использовать по назначению, а если сырье содержало включения – необходимо его переплавить с помощью гранулятора полимеров и очистить расплав с помощью фильтра-сетки.
В любом случае, состав комплекта оборудования для организации производства ДПК надо определять исходя из видов, источников сырья на котором планируется работать.
Подготовка муки (наполнителя)
В составе ДПК как правило примерно 60% от массы формируется дешевым наполнителем. В качестве наполнителя используют в основном древесную муку, которую получают из опилок, муку из шелухи рисовой, подсолнечника, а также бамбука.
Наполнитель должен быть сухим, оптимальная влажность не более 4%. Древесная мука при хранении обычно подтягивает в себя до 8%-10% влажности, поэтому ее желательно использовать сразу после измельчения. Мука из рисовой шелухи гидрофобна, она влагу не подтягивает в любое время года.
Древесно-полимерный композит на основе муки из рисовой шелухи всегда имеет низкое влагопоглощение, как правило, в два раза меньше нормы.
Так как наполнитель должен быть дешевым – производство ДПК желательно разместить поближе к источнику сырья для наполнителя или иметь собственный транспорт для снижения издержек на логистику.
Для измельчения опилок или шелухи лучше использовать ударные или молотковые мельницы, это проверено на собственном опыте. Импеллерные мельницы для этого не подходят. Импеллер истирает частицы, при этом конечно он их подсушивает, но в процессе измельчения от нагрева с поверхности частиц выжигается лигнин и композит от этого теряет прочность.
Важные составляющие ДПК
В составе древесно-полимерного композита кроме полимера и муки, также как наполнитель используются мел и тальк. Они играют роль как песок в бетоне. С их помощью композит становится плотнее и тверже.
Также в состав ДПК входят антиоксиданты, красители, связующий агент (аддитив), лубриканты.
Антиоксиданты предохраняют от деструкции полимер как от высоких температур в процессе экструзии, так и в последующей эксплуатации от ультрафиолета. Обычно используют антиоксиданты двух типов 1010 и 168 (186), или два в одном, есть и такие.
В качестве красителя для ДПК оптимально использовать чистый пигмент – железноокисные красители. Различные мастербатчи и прочие гранулы – это тот же пигмент, только в более низкой концентрации, но дороже и добавлять его надо больше.
Связующее вещество (аддитив) – это гранула ПНД с привитым малеиновым ангидридом. Сам малеиновый ангидрид в чистом виде — это белый порошок или кусочки спрессованного порошка, он «склеивает» полимер с наполнителями.
Прививают ангидрид к ПНД, переплавляя их вместе в двухшнековом экструдере со специальными параллельными длинными шнеками. На выходе получается слегка желтоватая/мутноватая гранула.
Основной недостаток ангидрида – его нейтрализация влагой и стеаратами металлов.
На собственном опыте мы поняли, что лучше использовать аддитивы без содержания ангидрида – продукт получается более стабильного качества, процесс экструзии также проходит более стабильно, увеличивается скорость выхода продукта и соответственно рентабельность производства.
На крупных производствах ДПК в Китае используют аддитивы без малеинового ангидрида. Мы также используем подобные аддитивы из Китая, которые покупаем напрямую на крупных заводах в Китае, гарантирующих качество.
В качестве внешних и внутренних лубрикантов используют в основном полиэтиленовый воск и стеариновую кислоту. Некоторые производители используют добавки на основе смеси индустриального масла и силикона. Мы пробовали все возможные способы и по нашему мнению самый эффективный лубрикант для ДПК – стеарат цинка, но его желательно использовать с аддитивом без ангидрида.
Подготовка смеси ДПК
Для производства ДПК применяют два типа производственных линий. Если рассматривать мелкое производство 1-2 линии, то можно использовать одношаговую линию. Если производство от 2-х и более линий, то однозначно удобнее работать на двухшаговых линиях. Оба типа линий включают в себя подготовку смеси ДПК на одно или двухстадийном миксере.
Одностадийный миксер выполняет перемешивание компонентов ДПК с нагревом до определенной температуры, при этом лубриканты расплавляются и впитываются в наполнители, затем производит выгрузку смеси. Двухстадийный дополнительно охлаждает смесь до заданной температуры, затем производит ее выгрузку.
После одностадийного миксера смесь желательно перемещать в накопительный бункер с ворошителем, там она будет постепенно остывать не слеживаясь.
Очень эффективно использовать двухстадийный миксер, если в горячий (верхний бункер) подавать часть компонентов, а оставшиеся компоненты подавать в нижний бункер. Плюсы – производительность выше почти в два раза, не надо подавать воду для охлаждения в нижний бункер.
При этом производительность увеличивается реально в два раза.
Миксеры использовать желательно с нагревом маслом и инвертором, так как миксеры с нагревом только трением выжигают смесь в месте контакта лопастей миксера со смесью, в результате изделия теряют прочность за счет выжигания лигнина.
Технология изготовления профилей
На самом деле технологий производства ДПК существует достаточно много, но суть в целом одна. Экструдер расплавляет смесь и выдавливает профиль через фильеру с одновременным ее охлаждением и отверждением на выходе.
Смесь может быть как в гранулах – для двухстадийной линии, так и в виде смеси + гранулы полимера – для одностадийной линии. Главное в процессе экструзии – подобрать оптимальный режим работы или если не получается – подкорректировать состав смеси, чтобы скорость экструзии и качество были приемлемыми.
Основные параметры режима работы – температура нагрева в различных зонах экструдера и фильеры, интенсивность охлаждения, загрузка шнеков, скорость экструзии. Также важным параметром является давление расплава в фильере – оно также может меняться от температурных факторов, скорости и от вязкости (состава смеси).
То есть, подбирая состав смеси и режим экструзии можно добиться высокой производительности при хорошем качестве продукта.
Технология финишной обработки
Финишная обработка террасной доски из ДПК – это 90% успеха в продажах при прочих равных условиях. На выходе из фильеры все доски имеют глянцевую поверхность, но эксплуатировать глянцевую доску крайне неудобно и не практично. Во первых – она скользкая, во вторых не практичная – она легко царапается.
Для того, чтобы доска из ДПК была более привлекательной и выгодно отличалась от других предложений на рынке, а также чтобы она была практичной используют несколько видов обработки ее рабочей поверхности.
Первый это шлифовка. Рабочую поверхность террасной доски обрабатывают на шлифовальном станке шкуркой (наждачным полотном). На выходе получается ровная гладкая поверхность.
Получненную поверхность можно обработать на станке для тиснения (эмбоссинг), хотя правильнее называть такой вид обработки поверхностным обжигом.
Так как тиснения как такового нет, но рисунок структуры виден, такой рисунок со временем выгорает и стирается.
Второй вид обработки – самый распространенный в России – это брашинг. Брашинг – это обработка радиальными стальными щетками. Щетки обдирают глянец и в зависимости от толщины ворса наносят структуру на поверхность доски.
Брашинг предпочтительнее тиснения если геометрия профиля изделия не достаточно качественная, не точная – брашинг пропускает неровности.
При таком виде обработки поверхность не выравнивается, если террасная доска имеет поверхность «вельвет», то щетки могут также удалять глянец в канавках, что делает внешний вид доски не очень привлекательным.
Третий, самый редкий вид обработки – настоящий эмбоссинг, глубокое тиснение, которое еще называют 3D тиснением.
Обычно его делают на полнотелых профилях, не имеющих камер, так как пустотелая доска не выдерживает высокого давления необходимого для нанесения текстуры и ломается. Доска выглядит как натуральная, состаренная древесина.
При этом не вскрывается структура композита и соответственно доска остается более защищенной от внешних воздействий.
На камерных профилях террасной доски тиснение хорошего качества получается пока только у LG WOOZEN и у нас. На разработку собственной технологии мы потратили почти 2 года.
Упаковка и складирование перед отправкой в продажу.
На процесс производства влияет организация упаковки и зоны складирования. Качество упаковки также влияет на уменьшение количества повреждений изделий в процессе доставки клиенту.
Упаковывать изделия желательно в стрейч-пленку, при этом изделие не пачкается и не скользит при складировании и перевозке.
Загрузка...
