Как производятся древесно-пластиковые композитные материалы: полное руководство по производству

Что на самом деле производит линия по производству ДПК

Две стеновые панели с одинаковыми древесными отпечатками могут вести себя на рабочей площадке совершенно по-разному. Один остается плоским, аккуратно режет и удерживает винты; другой коробится после установки и крошится по краям. Разница почти всегда определяется на производственной линии еще до того, как продукт попадает на склад.

Древесно-пластиковый композит (ДПК) производится путем объединения древесного волокна или муки с термопластичной смолой и пропускания этой смеси через контролируемый процесс нагрева, формования и охлаждения. В результате получается не пиломатериал и не чистый пластик; это специально разработанный композит, конечные характеристики которого зависят от точности выполнения каждого этапа производства. Понимание того, как производятся материалы ДПК, помогает покупателям сравнивать поставщиков, с уверенностью определять продукты и избегать распространенных дефектов, таких как внутренние пустоты, коробление и непостоянный цвет, которые связаны с неправильным смешиванием, контролем влажности и охлаждением.

ДПК стал основным строительным материалом, поскольку он может использовать переработанные древесные отходы и пластик, создавая при этом плиты, которые выглядят как древесина, но лучше противостоят влаге. Более широкие причины, по которым строители предпочитают плиты ДПК традиционным материалам, описаны в нашем отдельном обзоре этого класса материалов.

Сырье и его роль

Рецептура ДПК начинается с двух основных ингредиентов — дерева и пластика — плюс небольшой группы добавок, которые контролируют цвет, стабильность и легкость прохождения смеси через экструдер.

• Древесное волокно или древесная мука. Распространенными источниками являются опилки, бамбуковое волокно, рисовая шелуха и другие целлюлозные материалы. Волокно сушат до остаточной влажности ниже 1–2 процентов, поскольку оставшаяся вода превращается в пар внутри горячего экструдера и создает пузыри и слабые места в плите.
• Термопластичная смола. Наиболее распространенными матрицами являются переработанный полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и поливинилхлорид (ПВХ). Тип смолы определяет температуру обработки и определяет жесткость, огнестойкость и то, где можно использовать готовую плиту.
• Связующие агенты. Эти молекулы имеют конец, совместимый с полимером, и конец, совместимый с древесиной. Они химически связывают гидрофильное древесное волокно и гидрофобный пластик, предотвращая разделение вдоль границы раздела. Состав ДПК без соответствующего связующего агента ведет себя скорее как неармированный наполнитель, чем как конструкционный композит.
• Добавки. В небольших количествах добавляются УФ-стабилизаторы, пигменты, внутренние смазки и фунгициды. Пенообразователи включаются при производстве легких сотовых панелей ДПК.

Усложнение — где начинается большинство скрытых дефектов

После того как сырье выбрано, завод должен преобразовать его в однородный экструдируемый компаунд. На этом этапе рождаются многие из наиболее распространенных дефектов ДПК.

Сушка и дозирование

Древесное волокно гигроскопично, поэтому на завод оно поступает со значительным содержанием влаги. Большинство производственных предприятий сушат его во флэш-сушилке или барабанной сушилке, а затем дозируют точные пропорции волокна, смолы, связующих агентов и добавок по весу. Типичное содержание древесины в рецептуре ДПК колеблется от 50 до 65 процентов, при этом внутренние стеновые панели часто находятся на более высокой стороне для естественного матового внешнего вида, а составы наружных настилов настроены так, чтобы сбалансировать прочность, жесткость и стоимость.

Высокоскоростное смешивание и гранулирование

Сухую смесь загружают в высокоскоростной смеситель, где тепло трения равномерно распределяет добавки. На многих заводах смесь затем компаундируют в расплаве в двухшнековом экструдере и разрезают на гранулы; в других сухая смесь подается непосредственно на линию экструзии профиля. Мониторинг влажности продолжается на протяжении всего этого этапа, поскольку даже из одной влажной партии можно получить целую партию плит низкой плотности, склонных к вздутию.

Экструзия — где доска принимает форму

Твердые плиты ДПК, полый настил, рифленые панели и профили решеток изготавливаются методом экструзии горячего расплава.

• Смесь подается в одношнековый или двухшнековый экструдер, зоны нагрева цилиндра которого постепенно плавят смесь.
• Типичные температуры плавления находятся в диапазоне 160–200 °C, в зависимости от системы смолы. Превышение окна может привести к сжиганию частиц древесины и выделению газа; слишком низкий уровень приводит к шероховатой поверхности и слабой связи между частицами.
• Расплавленный композит проталкивается через нагретую матрицу, отверстие которой определяет полное поперечное сечение профиля: сплошная плита, полая ячеистая сердцевина, гофрированная геометрия или кромки с пазами и шпунтами.
• Сразу после штампа профиль поступает в вакуумную калибровочную установку и желоба водяного охлаждения, фиксирующие внешние размеры.

Твердый и вспененный ДПК

Для покупателей этап экструзии объясняет разницу между твердым и вспененным ДПК. Вспененные плиты производятся с использованием химического вспенивателя, создающего однородное ячеистое ядро; они легче, их легче резать и они обладают лучшими изоляционными свойствами, поэтому во многих внутренних стеновых панелях из ДПК используется вспененный наполнитель. Твердый ДПК, напротив, более плотный и обладает более высокой прочностью удержания шурупов, что подходит для использования в настилах и конструкциях. Массивные древесно-пластиковые плиты интегрированных производственных линий являются типичным примером этой более тяжелой категории.

Совместная экструзия — добавление защитного слоя

Обычная поверхность из ДПК, особенно с высоким содержанием древесины, выцветает и притягивает грязь при внешнем воздействии. Совместная экструзия решает эту проблему, пропуская второй слой полимера, не содержащего древесины, через ту же матрицу. Покрывающий слой обычно содержит концентрированные поглотители УФ-излучения, красители и модификаторы ударной вязкости и прилипает к подложке, пока оба слоя еще расплавлены.

Соэкструдированные плиты обеспечивают три измеримых преимущества: более длительное сохранение цвета под прямыми солнечными лучами, более гладкую поверхность, которую легче чистить, и лучшую устойчивость к растрескиванию поверхности после атмосферных воздействий. Вот почему соэкструзия стала стандартным процессом для наружных композитных панелей, которые должны сохранять неизменный внешний вид в течение многих лет. В отдельной статье мы более подробно объясним, как технология коэкструзии позволяет создавать высокопроизводительные наружные панели из ДПК.

Коэкструзионные панели ДПК, продаваемые для наружной облицовки и настила, имеют именно такую ​​структуру: защитную крышку, приваренную к древесно-пластиковой подложке.

Охлаждение, калибровка и кондиционирование

После экструзии доска все еще горячая и мягкая. Точная обработка после обработки определяет, окажется ли он плоским или искривленным.

Калибровочный блок устанавливает поперечное сечение профиля, пока материал еще достаточно теплый, чтобы деформироваться. Затем лотки с водяным охлаждением постепенно отводят тепло; если плата охлаждается асимметрично, внутренние напряжения фиксируются и позже проявляются в виде изгиба, скручивания или выгибания.

Старение и резка

Производственная линия режет доски летучей пилой или автоматическим резаком, а затем укладывает доски для кондиционирования. На большинстве известных заводов ДПК выдерживается не менее 24–48 часов перед упаковкой, чтобы внутренние напряжения могли ослабнуть и размеры плиты стабилизировались. Платы, упакованные сразу после охлаждения, несут общеизвестный риск отказа: они прибывают на место работы явно деформированными, даже несмотря на то, что они прошли заводской контроль качества.

Обработка поверхности: превращение простой доски в вид дерева

Свежеоткалиброванный ДПК сходит с линии в виде однородной, обычно светло-коричневой доски. Внешний вид древесины создается за счет отделочных ступеней.

• При ламинировании каландрированной пленкой на той же линии наносится печатный декоративный слой, что характерно для внутренних стеновых панелей из ДПК и ПВХ.
• Ролики для тиснения прижимают к поверхности тактильное зерно, соответствующее напечатанному рисунку.
• Чистка кистью или легкая шлифовка обнажает тонкую текстуру на твердых досках из ДПК.
• Герметизация кромок или вощение закрывают открытые волокна древесины на концах среза.

Качество отделки зависит от точного натяжения и контроля температуры. Если печатная пленка продвигается неравномерно, рисунок волокон теряет совмещение с тиснением и доска выглядит явно искусственной. Стеновые панели из ДПК для внутреннего использования являются характерным примером покрытых пленкой изделий из пеноматериала, предназначенных для быстрого ремонта интерьера.

Проверки качества, которые прогнозируют производительность на местах

Производители редко публикуют данные о своих процессах, но покупатели могут задать правильные вопросы о контроле производства. Приведенные ниже проверки напрямую коррелируют с долгосрочным поведением.

Что означает производственный процесс для выбора продукта

Как только вы соедините этапы процесса с продуктами, спецификация станет простой.

• Внутренние стеновые панели обычно представляют собой ПВХ-матрицу, вспененный ДПК с печатной пленкой: легкие, с низким уровнем выбросов и быстрые в установке.
• Для наружных настилов и облицовки используются матрицы из полиэтилена или полипропилена, часто совместно экструдированные, с верхними слоями, устойчивыми к ультрафиолетовому излучению.
• Рифленые панели и решетки представляют собой экструдированные профили, в которых точность калибратора определяет консистенцию гофрированных стенок.
• Опалубка и сверхпрочные плиты изготовлены из плотного и прочного ДПК, рассчитанного на надежное удержание винтов и повторное использование.

При оценке поставщика задайте четыре вопроса, связанных с процессом: какая смоляная матрица используется, является ли плита вспененной или твердой, подвергается ли она совместной экструзии и как наносится отделка под дерево? Честные ответы на эти вопросы предсказывают поведение продукта лучше, чем фотография в брошюре.

Производитель с интегрированным производственным потоком — от составления рецептуры до окончательной обработки — также имеет больше возможностей для обеспечения однородности партий по цвету, размеру и плотности. Именно такой уровень контроля необходим для товаров, которые заказываются оптом и сравниваются по отдельности на сайте. Наше пошаговое руководство по установке панелей из ДПК является полезным справочником, когда вы оцениваете, какой допуск к подложке фактически требуется продукту во время установки.