• Главная
  • Статьи
  • Производство изделий из древесно-полимерного композита

Производство изделий из древесно-полимерного композита

Производство изделий из древесно-полимерного композита

Изделия из древесно-полимерного композита появились в Европе в 70-х годах прошлого века и постепенно набрали популярность благодаря своим уникальным свойствам. В наше время ДПК чаще всего используется при производстве террасных досок. Хотя этим его применение не ограничивается. Поговорим о компонентах ДПК и особенностях производственного процесса.

Декинг «Мастер Дэк»
143397, г. Москва, поселение Первомайское, деревня Милюково, д. 54
+7 (495) 542-68-48
производство

Содержание статьи:

  1. Часть 1. Сырье и материалы
  2. Часть 2. Производственный процесс

Часть 1 — Сырье и материалы

Изделия из ДПК (древесно-полимерного композита) появились в Европе в 70-х годах прошлого века и постепенно набрали популярность благодаря своим уникальным свойствам. В наше время ДПК чаще всего используется при производстве террасных досок. Хотя этим его применение не ограничивается. Он также применяется для изготовления панелей в автомобилях, различных элементах уличных конструкций. Например, компания «Keter» выпускает садовые домики из древесно-полимерного композита.

Само название материала «композит» подразумевает под собой смесь двух или нескольких компонентов, а именно наполнителя, связующего и различных добавок.

Древесная мука

В качестве наполнителя в ДПК обычно используется древесная мука. Отходы деревообрабатывающего производства в виде опилок дополнительно измельчаются в специальной мельнице таким образом, чтобы размер частиц соответствовал определенным требованиям, отсеиваются для очистки от крупных включений и сушатся. Качественная мука должна иметь влажность не выше 3-5%. Иначе в процессе производства повышенное выделение пара приведет либо к снижению скорости выработки готовой продукции, либо к значительной потере качества. Некоторые производственные линии способны переработать муку с большей влажностью — 10% и более, но многолетний опыт работы говорит о том, что лучше влажную муку не использовать.

drevesnaya-muka

Поскольку древесная мука гигроскопична и способна впитывать и накапливать влагу из воздуха, ее надо хранить по возможности недолго и в сухом месте. Лучшим вариантом является производство древесной муки непосредственно на заводе по производству ДПК, однако это редко бывает возможно по технологическим причинам.

В Российских условиях для производства ДПК лучше всего подходит мука из березы и лиственных пород дерева. Во-первых, такая мука имеет почти белый цвет, что облегчает окрашивание готового изделия. Во-вторых, лиственная древесина содержит мало смол, а значит имеет меньшее газовыделение при нагревании, что критически важно в процессе производства ДПК методом экструзии.

Мука из хвойной древесины всегда имеет желтоватый оттенок, который усиливается при нагревании в процессе производства из-за выгорания смол. Кроме того, повышенное дымовыделение требует дополнительного внимания при производстве, т.к. может негативно повлиять на качество готовой продукции.

Отдельно следует сказать о цветности муки. Реальный цвет муки всегда разный и может достаточно сильно меняться от партии к партии. Так как ДПК содержит от 50% до 80% древесной муки, эти колебания цветности не могут не отразиться на конечном цвете изделия. Поэтому, например, террасная доска из древесно-полимерного композита всегда будет немного отличаться по цвету от партии к партии.

Кроме того, древесина меняет свой цвет под воздействием солнца и осадков. И этот факт приводит к изменению цвета готового изделия.

Иногда в целях экономии древесную муку заменяют, например, на рисовую шелуху. Особенно это любят делать производители доски из Китая. Рисовая шелуха придает доске высокую твердость, низкое водопоглащение. Однако она имеет очень серьезный недостаток. Древесная мука состоит из тонких волокон целлюлозы, которые в процессе экструзии разворачиваются вдоль доски и «армируют» ее. В результате доска с древесным наполнителем имеет заметно разные физические свойства вдоль и поперек доски. А именно, вдоль волокон такая доска прочнее и имеет существенно (в разы) меньшее температурные расширения.

Мука из рисовой шелухи не имеет направленной структуры. В результате температурные расширения такого продукта вдоль доски значительно выше. Эта проблема китайской доски знакома многим специалистам, которым довелось с ней работать. На уложенной летом террасе, доски зимой сжимаются, образуя зазоры между торцами иногда по несколько сантиметров.

Термопласты

Вторым важнейшим компонентом изделий из ДПК является связующее — пластик.

В настоящее время чаще всего используются следующие виды пластиков: полиэтилен (ПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (ПП). Для каждого из указанных пластиков производственный процесс несколько отличается (особенно для ПВХ). Отличается и состав готового продукта.

Так, например, из-за технологических особенностей при использовании ПВХ для получения качественного ДПК приходится использовать не менее 50% пластика в составе готового изделия. В то время как для ПП, доля пластика может быть сокращена иногда до 25% без потерь в качестве. ООО «Мастер Дэк» в своем производстве использует ПЭ, поэтому в дальнейшем я буду рассказывать об особенностях производства именно доски на основе ПЭ.

polietilen

Видов полиэтилена очень много, и они заметно отличаются по своим свойствам. Для производства изделий из ДПК чаще всего применяется так называемый трубный полиэтилен низкого давления (ПНД). Его так наименовали, потому что он используется при производстве пластиковых труб. Разные марки несколько отличаются по своим свойствам. В ООО «Мастер Дэк» мы по возможности стараемся применять марку «Солен ЕР 0,26-51N» производства завода «Салаватнефтехим». Эта марка не самая дешевая, среди трубных марок ПНД, однако ее высокие технические показатели гарантируют отличную прочность готовых изделий из ДПК, высокую стойкость к ультрафиолетовому излучению (УФ).

Некоторые производители древесно-полимерного композита в целях экономии используют так называемый «вторичный» полиэтилен. Это переработанные отходы: крышки от бутылок, пластиковые канистры, отходы производства. Такой полиэтилен намного дешевле, однако его использование рискованно. Никто до конца не знает, что именно находится среди этой вторичной смеси. Готовые изделия могут получиться низкого качества, с плохими показателями прочности и стойкости к влаге. Что еще хуже, некачественное вторичное сырье может быть подвержено разложению под воздействием УФ-излучения и окисления. В этом случае брак очень сложно обнаружить в процессе производственных лабораторных испытаний (в компании «Мастер Дэк» каждая партия готовой продукции проходит серию обязательных испытаний в собственной лаборатории), т.к. он может проявиться через год два, когда изделие начинает крошиться и рассыпаться.

Для того, чтобы не допустить подобных проблем в будущем в ДПК, изготовленное из вторичного ПЭ, следует добавлять в больших количествах специальные присадки: УФ-стабилизатор и антиоксидант. Однако эти вещества стоят дорого и их применение заметно удорожает продукцию.

Минеральные наполнители

В изделия из ДПК часто добавляются минеральные наполнители. Обычно это карбонат кальция. Он может быть в виде технического мела или микрокальцита. Компания «Мастер Дэк» использует в своем производстве микрокальцит турецкого или греческого производства, прошедший гидрофобизацию стеариновой кислотой. Добавление этого компонента в правильных пропорциях позволяет улучшить структуру композита, заметно повысить твердость, плотность, улучшить водостойкость. Следует отметить, что применение минеральных добавок удорожает готовую продукцию и является не обязательным при производстве ДПК. Некоторые производители бюджетной доски обходятся без этого компонента.

Лубриканты

В процессе экструзии изделий из ДПК происходит их «выдавливание» через форму (фильтру) при высоких температурах и давлении (об этом я подробнее напишу во второй части статьи). Для того чтобы этот процесс происходил быстро и «гладко» необходима смазка — лубриканты, которые вводятся в состав ДПК. Чаще всего при производстве ДПК в качестве смазки используется стеариновая кислота или технический воск. Существуют и другие, более совершенные лубриканты, например стеарат цинка, но к его применению надо относиться очень осторожно, т.к. он может вступать в реакцию с другим компонентом ДПК (связующим агентом). В том, что касается лубрикантов, я воздержусь от описания применяемых в ООО «Мастер Дэк» рецептур, т.к. они являются нашими разработками, подобранными в результате многолетних экспериментов. Скажу только, что правильно подобранный лубрикант обеспечивает не только простоту производственного процесса, но также способен заметно повысить технические параметры и срок службы готового изделия.

Связывающий агент (компатибилизатор)

Это чрезвычайно важная добавка, необходимая при изготовлении ДПК. При этом некоторые «производители» умудряются ее игнорировать.

polietilenovyj-vosk

Дело в том, что ПЭ и древесные опилки образуют так называемую «не смешиваемую смесь». Для понимания можно представить себе куриный бульон, который состоит из воды и жира. Однако они не образуют равномерной смеси. Жир не растворяется в воде и образует капли, как бы сильно вы бульон не мешали. То же самое происходит с древесной мукой в расплаве полиэтилена. Она не слипается с полиэтиленом, плохо перемешивается, образует комки. В результате готовая продукция получается непрочной, быстро разрушается под воздействием воды.

Для разрешения этой проблемы существуют специальные добавки. Как правило, они сделаны на основе малеинового ангидрида. Это достаточно капризное и ядовитое вещество. Поэтому в производстве ДПК эти добавки всегда используют в смеси с ПНД (полиэтилен низкого давления). Эту смесь (ее еще называют прививкой ангидрида к ПНД) выпускают на специальных производствах. Здесь я снова воздержусь от указания конкретных рецептур. Скажу только, что испытания в нашей лаборатории показали, что связующие агенты разных производителей могут заметно отличаться по своим свойствам.

Красители

krasiteli

Без красителей изделия из ДПК будут иметь грязно-желтый цвет. Вряд ли это кому-то может понравиться. Поэтому в ДПК всегда добавляют красители. Как правило, это порошковые железноокисные пигменты. Большинство из них производится в Китае. Для окрашивания в черные тона можно также применять технический углерод, который, кроме того, обеспечивает отличную защиту от УФ-излучения.

Можно также применять так называемые «мастербатчи». Это изготовленные на специальном оборудовании концентраты в виде гранул. Они позволяют практически бесконечно расширить гамму цветовых решений, но стоят дорого. Например, производимый нашей компанией цвет «Серый» практически невозможно выполнить с использованием порошковых пигментов. Поэтому для его производства мы заказываем мастербатч.

УФ стабилизаторы, антиоксиданты

Эти добавки необходимы для обеспечения устойчивости готовой продукции к УФ-излучению и окислению (как в процессе производства, так и при дальнейшей эксплуатации). Вводятся в смесь в очень небольшом количестве.

Другие добавки

Все компоненты, указанные выше являются обязательными при производстве изделий ДПК. Некоторые производители могут также добавлять другие компоненты. Например, антипирины, повышающие огнестойкость ДПК или биоцидные добавки для предотвращения образования плесени. Однако эффективность и того и другого при их добавлении в разумных количествах не слишком велика. Кроме того, некоторые биоцидные добавки могут быть токсичны.

Часть 2 — Производственный процесс

Производство погонажных изделий из ДПК достаточно сложный процесс, требующий применения дорогостоящего специализированного оборудования, обслуживаемого квалифицированным персоналом. Из-за недооценки его сложности в России предпринимались и еще иногда предпринимаются попытки организовать «гаражное» производство, однако они всегда заканчиваются выпуском бракованной продукции и закрытием подобных кустарных цехов.

Смешивание

Все начинается со смешивания компонентов. Смесь готовится отдельными партиями — замесами. Вес одного замеса обычно около 100 кг и определяется в первую очередь конструкцией применяемого промышленного миксера. Компоненты взвешиваются и засыпаются в верхний бак миксера, который герметично закрывается. В верхнем баке происходят одновременно два процесса: перемешивание смеси специальной мешалкой и ее разогрев. Разогревается смесь за счет силы трения от работы мощной (десятки киловатт) мешалки и от нагрева самого бака миксера за счет расположенных во внешнем кожухе нагревательных элементов.

миксер

Нагрев смеси необходим для удаления влаги и для лучшего перемешивания и подготовки смеси. В процессе замеса должен полностью расплавиться и перемешаться с остальными компонентами лубрикант, гранулы полиэтилена должны частично расплавиться.

Сам процесс, температурный режим, контролируется с пульта управления. После окончания «горячей» части смешивания через клапан смесь сбрасывается в нижний бак миксера, который охлаждается специальным контуром с водой. Остывшая смесь засыпается в мешки и отвозится в цех экструзии. Долго хранить смесь нельзя. Она может набрать влагу, и готовая продукция получится низкого качества.

Экструзия

В ООО «Мастер Дэк» для изготовления погонажных изделий из ДПК применяются так называемые двухстадийные каскадные экструдеры. Они так называются потому, что фактически каждый станок состоит из двух независимых экструдеров, расположенных один над другим.

Принцип действия экструдера на первый взгляд кажется простым: он работает как мясорубка. Разогретая смесь подается сверху и за счет вращающегося спирального шнека под высоким давлением выдавливается через форму, которая называется фильера.

ekstruzionnaya-liniy

Однако это только кажется простым.

Для начала смесь через загрузочный бункер подается на вход первого экструдера — пластификатора. Он имеет два шнека небольшого диаметра, расположенных рядом внутри гильзы сложной формы и вращающихся в одну и туже сторону. Гильза при этом нагревается специальными нагревательными элементами. Нагрев происходит до разных температур в разных частях экструдера. Это сделано для приготовления и пластификации смеси. Именно в пластификаторе происходит важнейшая для производства ДПК часть процесса — благодаря наличию компатибилизаторов древесная мука, ПЭ, другие компоненты смешиваются и слипаются. Кроме того, пластификатор по ходу гильзы имеет несколько зон дымоудаления. Это специальные отверстия, через которые отводятся газы, выделяющиеся при нагревании смеси. Если их не отвести, готовая продукция будет иметь пузыри на поверхности, низкую плотность и плохое качество. На выходе из пластификатора смесь имеет фактуру пластилина. Она выдавливается кусками и падает вниз во второй, основной экструдер.

Этот экструдер имеет один большой и длинный шнек сложной формы. Его задача — сжать смесь до высокого давления (иногда несколько десятков атмосфер) при контролируемой температуре и выдавить через закрепленную на конце экструдера фильеру. Температурные режимы в нескольких зонах вдоль экструдера, давление расплавленной смеси на выходе контролируется специальной системой управления.

Также контролируются скорости подачи смеси в пластификатор, скорость работы пластификатора, скорость работы экструдера.

При прохождении смеси через экструдер она сжимается, в результате чего происходит ее дополнительный нагрев. Чтобы не допустить перегрева, шнек экструдера имеет полую конструкцию и охлаждается изнутри водой.

После экструдера жидкая смесь ДПК под высоким давлением поступает в специальную форму — фильеру. Фильера — это массивная металлическая конструкция, состоящая из большого количества пластин. В них методом электроэрозии вырезаны каналы, по которым течет расплав. Пластины собираются в пачку и стягиваются мощными болтами.

Часть фильеры, в которую поступает смесь из экструдера, подогревается специальными нагревательными элементами, чтобы обеспечить необходимую для работы всего станка текучесть расплава. Однако на выходе необходимо получить уже твердый профиль. Поэтому несколько последних пластин фильеры активно охлаждаются водой. Требования к охлаждению настолько велики, что иногда приходится воду предварительно охлаждать в специальных промышленных чиллерах до температуры 10-12 градусов.

Тем не менее это охлаждение недостаточно. Доска выходит из фильеры очень мягкая и может быть легко деформирована. Поэтому она сразу поступает в следующее устройство — калибратор. Это охлаждаемая водой металлическая форма, проходя через которую доска дополнительно охлаждается. В отличие от фильеры доска проходит через калибратор свободно, без значительного трения.

Однако и этого мало. После калибратора готовый профиль проходит через ванну с водой длиной несколько метров. Именно здесь доска застывает и набирает прочность.

На выходе из ванны с помощью специального устройства профиль из ДПК отпиливается по размеру и складывается в штабеля.

Брашировка

brashirator

В процессе экструзии лубриканты, содержащиеся в смеси ДПК выдавливаются на поверхность профиля, где и выполняют свою функцию — обеспечивают смазку между смесью и стенками фильеры при экструзии. После остывания доски они образуют на поверхности тонкий слой воска. От этого ДПК имеет приятный «глубокий» цвет и глянцевую поверхность.

Однако оставлять ДПК в таком виде нельзя. Эта «вощеная» поверхность имеет низкую устойчивость к царапинам, быстро стирается и выцветает. Поэтому все ответственные производители в обязательном порядке брашируют рабочую поверхность профиля.

Этот процесс заключается в обработке поверхности ДПК металлическими щетками. Они удаляют слой воска и слегка «царапают» поверхность изделия. В результате мелкие царапины и повреждения (которых не избежать при эксплуатации на улице) становятся незаметными.

Тиснение

Некоторые изделия из ДПК имитирую фактуру дерева. Делается это с помощью тиснильного станка. Он представляет из себя массивный стальной барабан с выгравированным на его поверхности рисунком, имитирующим фактуру дерева. Этот барабан нагревается до высокой температуры и вращаясь прокатывает под собой доску, оставляя на ней рельефный отпечаток.

tesnilnaya-mashina

На этом процесс производства ДПК закончился. Однако остался еще очень важный этап, который, к сожалению, многие производители игнорируют — лабораторные испытания

Как уже стало понятно из текста, процесс производства ДПК не прост. Для получения качественного продукта важно выполнить много условий одновременно:

  1. Правильно и в нужных пропорциях подобрать и смешать компоненты.
  2. Обеспечить верные температурные режимы миксера, экструдеров, фильеры.
  3. Обеспечить правильное рабочее давление расплава.
  4. Организовать правильное охлаждение фильеры, калибратора.

При нарушениях производственного процесса (которые иногда у всех случаются) на любом из участков возможно появление брака. В 95% случаев опытный мастер видит брак сразу и останавливает или налаживает линию. Однако есть 5% когда внешне отличная доска не пригодна к эксплуатации. Именно эти 5% и должна вычислить лаборатория производственного контроля, и не допустить попадание некачественной продукции на склад.

В компании «Мастер Дэк» каждая партия в обязательном порядке проходит ряд тестов: проверка геометрии изделия, плотности ДПК. Водостойкость доски контролируется кипячением тестовых образцов в течение 5 часов. Для каждой партии доски проверяется ее прочность на изгиб на специальном станке.

Благодаря отлаженной процедуре производства, постоянному контролю, ООО «Мастер Дэк» гарантирует высокое качество выпускаемой продукции.

Назад
Вам также может быть интересно
сравнение террасной доски из лиственницы и ДПК - фото - 2
Сравнение террасной доски из лиственницы и ДПК
как выбрать террасную доску из ДПК - фото - 2
Как выбрать террасную доску из ДПК?
что такое ДПК: особенности строения, область применения, преимущества - фото - 1
Что такое ДПК: особенности строения, область применения, преимущества
удаление загрязнений и плесени с террасной доски - фото - 1
Удаление загрязнений и плесени с террасной доски
нанесение масла на террасную доску - фото - 1
Нанесение масла на террасную доску
монтаж ступеней из ДПК - фото - 1
Монтаж ступеней из ДПК
монтаж вентилируемого фасада - фото - 1
Монтаж вентилируемого фасада
применение F-профиля - фото - 1
Применение F-профиля
свойства террасной доски Master Deck для специалистов - фото - 1
Свойства террасной доски Master Deck для специалистов
укладка террасной доски на бетонное основание - фото - 1
Укладка террасной доски на бетонное основание
как укладывается бесшовная террасная доска на деревянное основание - фото - 1
Как укладывается бесшовная террасная доска на деревянное основание
укладка террасной доски на настил из регулируемых лаг - фото - 1
Укладка террасной доски на настил из регулируемых лаг

© 2011–2021 «Мастер Дэк»
Производитель декинга

Контакты
Производство декинга:
Москва, поселение Первомайское,
деревня Милюково, д. 54
 
Мы в соцсетях: