Производство ДПК
Древесно-полимерный композит – многокомпонентное промышленное сырье, перерабатываемое в экструдерах. Экструзия и формовка позволяют получать разные профили из древесно-полимерного композита – террасную, фасадную или заборную доску, плинтусы или ступени.
Сырье для производства ДПК
Технологический процесс заключается в комбинировании древесной муки с термопластическими полимерами – полиэтиленом или поливинилхлоридом. После экструзионной обработки композита, в который могут добавляться присадки, у готового продукта появляются новые свойства.
В рецептуре два типа сырья, а также специальные добавки:
Древесная мука
Это основной компонент древесно-полимерного композита. Сырье получается путем измельчения отходов древесного производства. Опилки дополнительно измельчаются до заданных размеров, высушиваются до показателей влажности в 3–5%. Из-за гигроскопичности древесной муки ее хранение должно быть непродолжительным, поскольку напитавшаяся атмосферной влагой мука может изменить качественные показатели готовой смеси.
Лучший вариант сырья для производства ДПК – древесная мука из лиственной древесины. Она имеет более светлый оттенок, поэтому ее проще окрашивать. Такое сырье содержит меньше смол, чем аналог из хвойных деревьев, поэтому оно не выделяет много газов и дыма, что важно для стабильного качества готовых материалов.
Полимеры
Это полиэтилен низкого давления, поливинилхлорид или полипропилен. Такое сырье при производстве древесно-полимерного композита придает конечному продукту несколько важных качеств:
- устойчивость к УФ-лучам;
- высокую прочность;
- хорошую износостойкость;
- устойчивость к влаге;
- высокую биозащищенность.
Особым свойством термопластичных полимеров стало приобретение необходимой формы после нагревания, быстрое отвердевание с получением высоких показателей прочности. Особенности их экструзии с древесной мукой определяет разное количество термопластика в готовой смеси. Например, если на производстве используется ПВХ, его количество в составе может достигать 50%.
ПВХ дешевле полиэтилена низкого давления и позволяет получить продукцию с меньшей стоимостью, но у этого сырья есть свои минусы. Его морозостойкость ниже, чем у композита из ПНД. Некачественное сырье из ПВХ может быть токсичным при нагревании, также оно быстро застывает. Если производственную линию придется аварийно остановить, то расплавленный ПВХ забьет шнеки, цилиндр, фильеру.
Важный фактор при производстве полимерного декинга – стабильность текучести сырья. Если полимер стабилен, то готовый материал будет качественным и однородным по своему составу, с минимумом брака. Сложности на производстве возникают при отсутствии стабильности текучести расплава: скорость экструзии трудно увеличить, страдает геометрия декинга. Измененные показатели вязкости расплава потребуют быстрого изменения температуры охлаждающей жидкости. На практике это сделать почти невозможно – жидкость меняется полностью только в течение трех-пяти минут.
Некоторые производители для снижения себестоимости композита используют пластик вторичной переработки. Такой продукт получают в результате рециклинга. Его практическое использование рискованно, поскольку предсказать конечное качество при применении таких связующих компонентов очень трудно.
Присадки и добавки
Присадки и добавки необходимы для улучшения физических, механических, химических характеристик ДПК:
- Минеральные агенты. Технический мел и микрокальцит нужны для улучшения обработки и лучшего смешивания компонентов при производстве ДПК. Они помогают достичь равномерного распределения волокон и полимерных компонентов, повышая качество, водостойкость, плотность и однородность материала.
- Антисептики, антиоксиданты. Для увеличения устойчивости ДПК к гниению, плесени, УФ-лучам или воздействию вредных микроорганизмов в состав композита добавляют антисептики и антиоксиданты.
- Связывающий агент. Препарат на основе малеинового альдегида улучшает смешиваемость расплавленных полимеров и древесной муки. Создается однородная, хорошо промешанная смесь композита.
- Красители. Красящие пигменты необходимы для равномерного прокрашивания ДПК по всей толщине.
- Усилители. Усилители нужны для повышения механической прочности и устойчивости ДПК. Они улучшают сопротивление изгибу, разрывам, ударам или другим внешним нагрузкам, делая материал более долговечным.
- Пигменты, стабилизаторы цвета. Для получения разнообразия оттенков и стабильности цвета при производстве ДПК необходимы пигменты и стабилизаторы цвета. Они защищают материал от выцветания – изменения оттенка под воздействием солнечного излучения или других факторов окружающей среды. Порошковые железнокосилые пигменты и технический углерод формируют цветовую гамму готовой продукции, дополнительно защищая ее от негативного влияния УФ-лучей. Последняя характеристика особенно важна для материалов, эксплуатируемых на открытом воздухе, – террасной, фасадной или заборной доски.
- Смазки. Смазочные материалы нужны для улучшения обработки и формования ДПК. Они снижают трение, повышают текучесть материала, что делает его более легкообрабатываемым, уменьшая вероятность повреждений при производстве. Благодаря смазкам процесс производства материалов из ДПК проходит легче, его становится легче контролировать. Введенные в рецептуру стеариновые кислоты и воски улучшают технические параметры ДПК, а также увеличивают срок службы готового декинга
Технология производства ДПК
Получение доски из древесно-полимерного композита – многоступенчатый процесс. Он начинается с получения древесной муки. Для ее изготовления нужна любая некондиционная древесина, отходы древесного производства или опилки. Они дробятся до нужной фракции в ударных или молотковых мельницах.
Использование импеллерных мельниц малопродуктивно. В момент подсушивания древесной муки с поверхности ее частиц выжигается лигнин. Композит с мукой, полученной на импеллерной мельнице, теряет в показателях прочности.
Далее выполняется смешивание компонентов. Вес одной партии смешиваемой древесной муки и композита определяется конструктивными возможностями промышленного миксера. В его верхнем баке взвешенные материалы смешиваются, а затем нагреваются.
Повышение температуры происходит благодаря расположенным внутри бака миксера нагревательным элементам, за счет трения мешалки об ингредиенты. Нагрев позволяет удалить из смеси лишнюю влагу. Контроль этой части технологического процесса осуществляется с пульта операторами производственной линии.
Затем готовая к экструзии смесь поступает в нижний бак миксера, где охлаждается в контуре с водой. Затем она тарируется в мешки, а после отправляется в цех экструзии. Такую смесь нельзя долго хранить из-за риска ее высокого водопоглощения и получения продукции низкого качества. Этот метод смешивания компонентов характерен для двухлинейной технологии работы.
Экструзия ДПК
Данная технология – основной способ переработки термопластичных масс. Она заключается в загрузке ингредиентов в экструдер, расплавлении, подаче под давлением через фильеру с последующим охлаждением и отверждением. Такой технологический подход помогает получать прочные, однородные по всей массе изделия с качественными техническими характеристиками, а также геометрически правильной формы.
Применение натурального древесного наполнителя позволяет повышать скорость изготовления продукции ДПК. Невысокая теплоемкость древесной муки позволяет продукции остывать быстрее, чем при использовании только пластиковых полимеров.
Наличие в рецептуре красящих присадок позволяет практически безгранично расширять цветовую гамму готовой доски, плинтусов или ступеней. Возможность изготовления пустотелых единиц уменьшает вес готового продукта и снижает материалоемкость производства. Два этих свойства помогают производителю существенно экономить, снижая стоимость готового элемента из древесной муки и полимера.
Производители со средними показателями производства декинга применяют для экструзии двухстадийные экструдеры каскадного типа. Принцип действия таких аппаратов в чем-то напоминает работу мясорубки. Смесь полимеров, древесной муки и присадок, разогретая до нужной температуры, с вращающегося шнека под высоким давлением подается на фильеру.
В качестве емкости для смешивания древесных компонентов и полимеров в каскадных двухстадийных экструдерах выступает верхняя часть аппарата. Она оборудована несколькими зонами дымоудаления. Они нужны для снижения рисков получения смеси низкой плотности и образования пузырей на ее поверхности. Смесь под давлением партиями выдавливается в нижний экструдер.
В этой части аппарата расположен длинный крупноразмерный шнек. Его задача – под давлением (иногда оно достигает нескольких атмосфер) выдавливать смесь на фильеру, расположенную на конце экструдера. Показатели температуры и давления в разных частях нижнего экструдера автоматически контролируются системой.
Смешиваемые внутри оборудования компоненты нагреваются. Их нельзя перегревать, иначе смесь начнет терять свои свойства. Для этого шнек экструдера изготавливается полым, а внутри этой полости находится вода, которая становится охладителем.
Формовка готовых изделий
Когда масса покидает экструдер, она подает на фильеру. Это стальная конструкция, состаящая из большого числа пластин. Смесь подается на нее под высоким давлением. Расплавленный композит течет по каналам фильеры, нарезаемым по технологии электрической эрозии.
Пластины фильеры собраны в так называемую пачку, а также зафиксированы болтовым соединением. Высокое давление для расплава необходимо, потому что пропускная способность фильеры мала. Искусственно созданное давление позволяет заполнять рисунок любого профиля полностью. Показатели давления на фильере могут меняться в зависимости от температурных характеристик смеси, ее вязкости, скорости подачи.
Фильера – заменяемая часть агрегата или линии ДПК. При необходимости быстро перейти на производство другой продукции фильера просто заменяется.
Определенная часть фильеры имеет нагревательные элементы для обеспечения хорошей текучести смеси. Технологически на выходе в результате формовки готовый профиль должен быть твердым. Для этого несколько пластин фильеры подвергаются охлаждению водой. Но даже этих усилий не хватает для полного отверждения расплава. Высоки риски деформирования выходящей из фильеры мягкой заготовки.
Их можно избежать, применяя при производстве калибратор. Это особая металлическая емкость, с помощью которой заготовка охлаждается. Формовка оканчивается прохождением профиля сквозь длинную водяную ванну. В ней заготовки остывают и приобретают окончательные показатели прочности. В дальнейшем изделия из ДПК калибруются по нужному размеру, при необходимости – распиливаются.
Обработка ДПК
Для обработки ДПК проходит дополнительные технологические операции:
- Шлифовка. Это обработка готовой продукции на станках с наждачной бумагой для формирования гладкой поверхности.
- Брашировка. Она непосредственно связана с применяемыми в процессе экструзии смазочными материалами. Эти присадки из смеси композита выходят на поверхность еще неостывшего, не отвержденного профиля и смазывают стенки фильеры при его выдавливании. Остывший готовый профиль ДПК имеет глубокий, приятный цвет за счет расплавленного тонкого слоя воска на своей поверхности. Для исключения появления царапин, потертостей и выцветаний производители брашируют готовую доску. Для этого применяется металлическая щетка, удаляющая слой воска.
- Тиснение. С помощью специального тиснильного станка на поверхности готовых материалов из ДПК имитируется фактура дерева или любая другая текстура Огромный стальной барабан такого станка нагревается и прокатывает декинг, придавая ему рельефный отпечаток.
Производственный процесс завершается испытаниями, которые проводятся в лабораторных условиях.
Оборудование для производства ДПК
В России неоднократно предпринимались попытки организовать кустарное производство материалов из древесно-полимерного композита. Но все они потерпели неудачу по причине выпуска некачественной продукции. Применение сертифицированного оборудования для этих целей безальтернативно.
Набор производственного оборудования для получения ДПК зависит от технологических операций:
- Измельчение древесины и полимеров. Для этого применяются дробилки, шредеры, грануляторы.
- Дегазация полученной древесной муки. Для дегазации необходимы сушилки и вакууматоры. В некоторых типах экструдеров эта процедура выполняется в одно время со смешиванием.
- Смешивание. Процесс идет в двухшнековом экструдере или смешивающих барабанах.
- Плавление. Для расплавления готовой смеси нужны плавильные камеры.
- Формовка. Для формирования материалов из ДПК нужна фильера.
- Охлаждение. Оно выполняется с пропуском отливки через длинномерные ванны с охлажденной водой. В стенках таких ванн устанавливаются расширители охлаждения. Это позволяет передать тепло от горячей пластиковой заготовки к стенкам ванны в короткий срок.
- Нанесение рисунка, нарезка. Применяются специальные барабанные станки и торцевые пилы.
Только при использовании сертифицированного оборудования можно обеспечить надежность и качество производства, что является ключевым фактором успеха в данной отрасли.
Процесс производства древесно-полимерного композита подчеркивает важность каждого этапа и компонента в цепочке создания качественного декинга. От выбора сырья и присадок до способа обработкой готовых изделий – каждый шаг влияет на качество продукции.
Выбор качественного сырья – полимеров, древесной муки, а также использование качественных присадок и добавок важны для успешного производства ДПК. Технологически сложный процесс производства декинга требует использования специализированного оборудования и высокоточных инструментов.
Финишная обработка готовых изделий влияет на их внешний вид, долговечность и устойчивость к внешним факторам. От нее также зависит возможность нанесения рисунка или других декоративных элементов.
Для успешного производства ДПК нужно не только обладать необходимыми знаниями, но и использовать специализированное оборудование, обеспечивающее высокую производительность, точность и качество конечной продукции.
Выбор качественного сырья, использование современных технологий производства, а также инвестиции в оборудование – неотъемлемые компоненты успешного производства древесно-полимерного композита.
Компания Ecodecking – ведущий производитель материалов из ДПК. Использование современного оборудования и высококачественного сырья помогают добиться высокого качество и надежности продукции. Благодаря современным технологиям и строгому контролю качества на всех этапах производства древесно-полимерный композит от Ecodecking отличается долговечностью, устойчивостью к факторам окружающей среды и привлекательным видом.