ДПК – что это за материал и на каком оборудовании изготавливают изделия из древесно-полимерного композита

ДПК (древесно-полимерный композит) — что это за материал, его технические характеристики

Такой сравнительно новый вид многокомпонентного сырья получают путем комбинирования древесной муки и термопластичного полимера, в основном полиэтилена и поливинилхлорида. Смесь подвергается экструзионной обработке, а ее компоненты дают свои лучшие свойства новому продукту.

Основные характеристики и преимущества

Материал набирает популярность из-за своих особенностей:

• Практичный, долговечный.
• Эстетичный внешний вид.
• Легкий, нескользкий, хорошо обрабатываемый.
• Неимоверный выбор текстур, цветов и оттенков.
• Устойчивый к ударам, царапинам, пятнам, изгибам и сжатию.
• Водо-, влаго- и цветостойкий.
• Не поддается климатическому воздействию.
• Не подвержен атакам бактерий, грибка, насекомых и термитов.
• Легко чистящийся, требует минимального ухода.

В сравнении с простым пластиком, многосоставное сырье предлагает более естественный внешний вид и высокую прочность. Пластмасса бывает менее устойчива к солнечному излучению и склонна к скольжению на поверхности.

В сопоставлении с чистым деревом, она имеет преимущество в виде срока службы десятилетиями без необходимости регулярного обслуживания и постоянной защиты от влаги и насекомых. Он также более стойкий к истиранию и механическим повреждениям.

Из чего состоит древесно-полимерный композит: состав материала для ДПК-доски

Рецептура варьируется в зависимости от производителя, исходного сырья и назначения продукции, однако в основе лежат три основных компонента:

1. Полимер: термопластичные смолы, такие как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) служат для связывания древесного элемента и придают ему высокую износостойкость, устойчивость к влаге, разложению и биозащиту, отсутствие «лохматости». Используют как первичные, так и вторичные пластики, полученные путем рециклинга.
2. Древесная мука/волокна: сюда относят обработанные части хвойных и лиственных пород, которые придают натуральность и упругость. В странах с бедными лесными ресурсами древесные стройматериалы в древесно-полимерном композите заменяют рисовой, пшеничной, арахисовой шелухой или бамбуковой мукой.
3. Модифицирующие добавки: красители, стабилизаторы, антиоксиданты, смазки — вся эта химия оптимизирует свойства основных ингредиентов.

Доступность сырья в нашей стране хорошая, поскольку развиты и химическая, и лесная промышленность. Поставщика найти несложно. На каждом предприятии замешивается своя композиция, рецептура которой не раскрывается за редким исключением. Для наглядности покажем универсальные базовые решения, из чего делают и чем отличаются ДПК-доски.

На основе вспененного поливинилхлорида

Благодаря отличным регулируемым характеристикам и пропорциям древесины (40-70 %), пластмассы (30-60 %) и добавок (до 10 %) делают профили с большим разнообразием визуальных и тактильных ощущений. При этом выбор сырья и пропорций окажут существенное влияние на особенности и применяемость продукции.

На основе полиэтилена/полипропилена

Области применения древесно-полимерного композита

Строительство считается основным рынком сбыта, где по обыкновению применяются дерево или пластик. ПВХ часто идет для внутренней отделки, особенно в области потолков и стен (плинтусы, углы), в качестве пространственных перегородок и декорирования предметов мебели. ПЭ — в наружной композиции (фасадные панели, доски, заборы, скамейки). Что значит ДПК для этих направлений, весьма наглядно демонстрирует обширный перечень сфер использования.

Облицовочные и половые стройматериалы

Другое название декинг (от англ. «decking», в переводе означает настил), по аналогии с отделочными стройматериалами, применяемыми для обшивки палубы (дека). Производят полнотелое и пустотелое инженерное покрытие для ландшафтного дизайна и декоративной отделки уличных террас, пирсов, мостиков, причалов, бассейнов, патио, садовых дорожек. В связи с этим, отвечая на вопрос, что такое доска из ДПК, можно с уверенностью сказать, это универсальный наружный материал, который не боится влаги, и поэтому он широко применим в мокрых зонах.

Облицовочные стеновые панели

Заменяют традиционные кирпичи и металл во внешней и внутренней отделке коммерческих и жилых зданий. Обеспечивают износостойкий защитный слой от непогоды и служат хорошим изолятором. Способны улучшить тепловые и акустические характеристики. Снижают нагрузку на фасады, подходят для проектов с особыми требованиями к гидроизоляции (кухни, туалеты и пр.), широко внедрены на отделке магазинов и отелей, выставочных стендов.

Половое покрытие, декоративный паркет

Из-за прочности деревянно-пластиковый настил идеально лежит как на открытом воздухе, так и в помещениях. Дает широкие проектные решения по ремонту дома, офиса. В основном это материал в виде доски или плитки. Помимо основательности, они дают комфортные ощущения под ногами.

Несущие элементы

Для установки ограждений, заборов и лестниц производят опорные столбы и профили перил, которые выполняют функцию несущего поддерживающего элемента. Они придают надежность конструкции. К этой же категории относят промежуточные составные части каркасов, перегородок.

Кровельные

Как принято, ДПК-доску делают для подшивки свесов крыш, строительства пергол. Кроме того, относительно небольшое количество древесно-полимерного материала идет на производство синтетических гладких и волнистых кровельных листов. Выпускают продукцию разного сорта, качества и сопротивляемости разрушению.

Звукоизоляционные панели

Стеновая обшивка из композитного стройматериала на основе вспененного ПВХ все чаще становится не только внутренним декором помещений, но и звукопоглощающим. Тут работает простой закон — чем меньше плотность и больше пузырьков воздуха в погонаже, тем выше шумоподавление.

Мебель

ДПК — это серьезная конкуренция МДФ-плитам, которые ограничены доступными для них формами, тогда как из древесно-полимерных композитов можно получить профили множества геометрий и фактур, которые позволяет экструзия. Они входят в модульную мебель, кухни, подлокотники и столешницы. Распространены в садовом и парковом интерьере: кресла, стулья, скамейки, лавочки, шезлонги, качели и столы.

Окна и двери

Дверные коробки из водонепроницаемого и пожаробезопасного древопластика на основе поливинилхлорида считаются лучшей альтернативой дереву и фанере и востребованным продуктом на рынке. Про окна из композита в отрасли говорят уже более 10 лет, но пока ни одна компания так и не начала их производить.

Как изготавливают ДПК

Основная особенность заключается в том, реакция химического синтеза между древесноволокнистым полотном и полимером запускается при нагревании для экструзионного формования специальной формы.

Процесс может включать четыре технологических стадии:

1. Замешивание смеси из исходных компонентов в смесителе.
2. Гранулирование материала. Можно запустить автоматическую подачу гранул в экструдер через весовые дозаторы для исключения человеческого фактора, а также подключить бункер.
3. Последующая переработка сырья и формовка изделий.
4. Окончательная обработка.

Использование присадок и добавок

Доски из ДПК — это структурно сложный стройматериал, что значит весьма обширный перечень наполнителей. Практический опыт переработчиков показал целесообразность использования группы веществ для улучшения свойств композитных профилей и повышения ожидаемого срока службы, и что не менее важно, чтобы расширить области их применения.

Например, минеральный наполнитель существенно снижает склонность древесины к набуханию и подверженность огню, ОПЭ воск или стеарат кальция уберут шершавость поверхности, а чтобы масса не рассыпалась на выходе, понадобится модификатор. Смазки исключают прилипание к фильеру, улучшают вязкость и текучесть расплава. Антипирены снижают горючесть, антиоксиданты предотвращают «старение».

Формовка готовых изделий

Мы рассмотрели, что такое ДПК с точки зрения состава, теперь определим его визуальные характеристики и способ получения.

Если разрезать профиль поперек, то видны отверстия, которые создаются при его производстве. Обычно это прямоугольники, квадраты и круги, которые располагаются по всей длине. Экспериментировать позволяют формующие оснастки различной геометрии сечения. Но можно выпускать не только пустотелые, но и полнотелые профили, ребра жесткости делать тоньше и экономить в весе, но при этом терять в прочности. Можно тиснением создавать более текстурированный и замысловатый рисунок, добавляя визуальный интерес, либо отшлифовать до «вельветовой» ребристой поверхности.

Хорошо варьируется ширина: от облегченной доски 130 мм для объектов с малой проходимостью до 300 мм и более на площадки с высокой нагрузкой. Вариантов масса и все зависит от бизнес-проекта.

Экструзия ДПК

Это основной метод переработки термопластичных композитов: материал загружается в экструдер, плавится и продавливается через фильеру с последующим его водяным/воздушным охлаждением и отверждением на выходе. Технология не только придает правильность форм и габаритов, но еще гарантирует однородность и прочность.

Древесный наполнитель повышает скорость изготовления, поскольку меньшая теплоемкость позволяет изделию быстрее остывать, чем чисто пластиковой продукции. Можно играть с цветом полимеров и производить двухцветный профиль за счет установки второй машины — таких товаров на рынке еще мало.

Технология производства ДПК-доски из древесно-полимерного композита имеет одну важную особенность — возможность изготовления пустотной продукции с уменьшением ее веса и материалоемкости.

Экономить получается также при коэкструзии, когда создается изделие с разными слоями. Так дорогостоящий краситель замешивают только в самом тонком наружном, а для среднего используют вторсырье. В купе это значительно снижает себестоимость при сохранении оптимального качества.

Экспериментальная история: на предприятии пробовали смешать древопластик с ПЭТ, у которого температура плавления выше, порядка 330 °C. В итоге древесная мука почернела, профиль вышел темным. С полиэтиленом и поливинилхлоридом такого не происходит. У них более низкие рабочие температуры, позволяющие использовать растительное волокно без риска термодеструкции, безусловно, при соблюдении условий формования.

Резка и обработка материала

После выхода из экструдера профиль не готов к продаже, ему нужно придать товарный вид:

1. Резка. Погонаж разделяют на заданную длину обычно при помощи вращающейся дисковой пилы с мелкими циркулярными зубьями и механизмом для устранения стружки. Точность и качество процедуры важны для дальнейшей обработки и установки профиля.
2. Шлифовка. После экструзии изделие глянцевое и блестящее, поэтому его обрабатывают для матовости и потом наносят шлифованные полосы либо декор.
3. Тиснение. На подготовленную поверхность горячим валом накатывают высококачественное полимерное покрытие под древесный распил.

Оборудование для производства ДПК

Конический двухшнековый экструдер служит центральным рабочим узлом экструзионной линии и широко используется для переработки пластмасс, наполненных натуральными волокнами. Благодаря оптимизированной конструкции и частоте вращения шнека машина обеспечивает наилучший смесительный эффект и гомогенизацию расплава, щадящую, неразрушающую обработку и стабильно высокое давление массы на выходе из фильеры. Таким образом экструдируется однородный профиль. Производительность установок от 50-150 кг/ч и до 400 кг/ч в зависимости от мощности.

Составные части линии для ДПК-профилей:

• Экструдер со встречным вращением конических шнеков.
• Формующая головка (фильера) с особыми каналами распределения внутри и специальным охлаждением. Оснастки соотносят типу продукции, например, «доска», «лага», «уголок».
• Вакуумный калибровочный стол с водной и воздушной системами охлаждения.
• Роликовое тянущее устройство.
• Отрезной блок.
• Укладчик.
• Иное вспомогательное оборудование.

Количество узлов немалое, но комплектация весьма компактна: длина порядка 20 м, самая высокая точка в загрузке сырья — 3-3,5 м, масса — до 4 200 кг. Обрабатывающие шлифовальную и тиснельную машины устанавливают в линию либо отдельно.

Для расстановки не требуются мега пространства; можно работать на небольших мощностях, несравнимыми с масштабами заводов МДФ. Производство будет эффективным с достаточно высокой производительностью.

Подведем итоги

Основное преимущество ДПК заключается в том, что он сохраняет лучшие свойства древесины, устраняя при этом ее недостатки, с которыми можно столкнуться при использовании. Профили выпускают во многих цветах, формах и размерах, а также с различной текстурой поверхности. Это материал с множеством характеристик, возможностями дизайна и областей применения, а также открытыми отечественными рынками для производителей.