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:
- 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.
- 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.
- 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
|
Основные элементы химического состава
|
Количество, кг/т
|
|
1
|
ПВХ (PVC)
|
340-400
|
|
2
|
Гидрофобный мел
|
136-176
|
|
3
|
Древесная мука (0.18-0.30 мм)
|
59-113
|
|
4
|
Измельченное вторичное сырье
(можно не добавлять и работать только на первичном)
|
234-340
|
|
5
|
Стабилизатор акропан
|
11-15
|
|
6
|
Агент вспенивания азодикарбонамид
|
32-41
|
|
7
|
ACR401 акриликс
|
401 9-12
|
|
На усмотрение добавляют
|
|
8
|
PE (полиэтилен)
|
2
|
|
9
|
TiO2
|
5-6
|
|
10
|
Эпоксидированное соевое масло (ESBO, ESO)
|
7-9
|
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
|
Главные компоненты
|
Вес, кг
|
%
|
|
1
|
ПЭ (PE)
|
100
|
30–40
|
|
2
|
ПП (PP) для придания дополнительной жесткости изделию, можно не добавлять
|
10-20
|
4–6
|
|
3
|
Древесная мука (фракция 0.3 мм)
|
120-200
(больше не рекомендуем)
|
50–60
|
|
4
|
Мел
|
8-12
|
3–3,5
|
|
Дополнительные компоненты
(добавляются в зависимости от требований к продукции)
|
|
5
|
Смазочное средство для древесной муки
|
5-8
|
2
|
|
6
|
Стеариновая кислота
|
|
7
|
Антиоксиданты
|
не более 1
|
0,5
|
|
8
|
Антипирен
|
не более 1
|
0,5
|
|
9
|
Красители
|
не более 1
|
0,5
|
Древесно-полимерный композит (ДПК) производят без отходов фанерных комбинатов, так как они содержат клеящие смолы, которые в процессе переработки дадут желтый цвет, специфический резкий запах, например, при нагревании на солнце. Лучше купить сырье у специализированного производителя, оно доступное и недорогое, но вы будете уверены в качестве.
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:
- Замешивание смеси из исходных компонентов в смесителе.
- Гранулирование материала. Можно запустить автоматическую подачу гранул в экструдер через весовые дозаторы для исключения человеческого фактора, а также подключить бункер.
- Последующая переработка сырья и формовка изделий.
- 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:
- 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.
- Шлифовка. После экструзии изделие глянцевое и блестящее, поэтому его обрабатывают для матовости и потом наносят шлифованные полосы либо декор.
- Тиснение. На подготовленную поверхность горячим валом накатывают высококачественное полимерное покрытие под древесный распил.
Обратите внимание, что технологический процесс изготовления ДПК-доски из древесно-полимерных композитов не допускает использования на одной линии ПЭ и ПВХ, хотя задействованы одинаковые узлы.
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.
