Dřevo-polymerové kompozity – представляют собой материалы, где древесина подвергается смешению с мономерами, которые затем полимеризуются и смешиваются с древесиной в процессе экструзии с целью приобретения требуемых свойств.
Protože kompozity dřevo-polymer nemají specifický vzorec, podívejme se podrobněji na jejich složení.
Samotný název kompozitu naznačuje, že obsahuje dřevitou moučku, pro snížení ceny materiálu lze přidávat i zemědělský odpad. Druhou složkou je termoplastický polymer, jako je polyvinylchlorid (PVC), polypropylen (PP) nebo polyethylen (PE). Značná pozornost je věnována speciálním chemickým přísadám nebo jinak řečeno modifikátorům. Používají se ke zlepšení technologických a dalších vlastností kompozice a výsledného produktu. Celkový obsah modifikátorů může dosáhnout 5 %.
Следует отметить, что в составе ДПК в качестве наполнителя возможно использование мела и талька. Они делают материал более твердым и плотным. С целью предохранения композита от влияния высоких температур в процессе экструзии и с целью защиты от ультрафиолетового излучения добавляются антиоксиданты.
Důležitou roli hraje také poměr dřevěné moučky a polymeru. Nejlevnějším materiálem je kompozit, který obsahuje 70 % dřevěné moučky a 30 % polymeru. Díky tomuto poměru získá například palubka (zahradní parkety) hydrofilní vlastnosti a začne bobtnat z absorbované vlhkosti. Právě tento faktor snižuje životnost materiálu na 5 – 7 let.
Pokud dáte ve složení materiálu převahu polymeru (40% dřevěná moučka a 60% polymer), pak materiál jednoduše ztrácí své estetické vlastnosti a stává se spíše obyčejným plastem.
Jak ukazuje praxe, optimální poměr je 50 % dřevěné moučky a 50 % polymeru. Tento druh kompozitu vydrží mnoho let a nebude mít všechny výše uvedené nevýhody.
Само название композита говорит о том, что ему присущи определенные «древесные» качества:
barva, textura a odpovídající vzor, připomínající
tepelná vodivost podobná dřevu
bezpečnost pro životní prostředí i spotřebitele
Polymerová část také přispívá a plní dřevo-polymerový kompozit s následujícími vlastnostmi:
odolnost proti vlhkosti;
žádné skluzy, i když jsou mokré;
schopnost nebýt ovlivněna povětrnostními podmínkami;
nepoživatelné pro hmyz, houby a hnilobné bakterie;
snadnost zpracování a instalace;
Oproti očekávání má WPC vizuálně i na dotek blíže ke dřevu než k plastu. Je však mnohem pružnější než dřevo – pomocí průmyslového fénu lze dokončovací lišty ohýbat a použít k opláštění oblých a zakřivených ploch.
Теперь обратимся к способам производства. Как правило, выделяют литье под давлением и экструзию. Второй вариант считается более распространенным способом производства древесно-полимерного композита. Так, сущность экструзии заключается в прохождении расплава через фильеру, имеющую сечение готового изделия, с последующим охлаждением.
Při řešení problematiky vytváření vysoce plněných kompozic na bázi polypropylenu je nutné vzít v úvahu podmínky pro získávání a zpracování kompozitních materiálů do finálních produktů. Vyvinuté kompozice při teplotách zpracování (do 200 °C) musí mít tekutost srovnatelnou s obdobnými indikátory pro kompozice průmyslových materiálů na bázi polypropylenu. Pokud jde o ukazatele výkonu, materiály vyvinuté společností WPC by neměly být horší než široce používané MDF, dřevovláknité desky a dřevotřískové desky.
Do vytlačovacího zařízení jsou přiváděny všechny potřebné složky směsi (dřevěná moučka, termoplasty, technologické a funkční přísady), které se při otáčení šneků vytlačovacího stroje mísí a následně procházejí matricí. Forma orientuje dřevěná vlákna ve směru extruze, což vede ke zlepšení mechanických vlastností výsledného materiálu.
Všimněte si, že výroba kompozitu dřevo-polymer se provádí ve dvou fázích. Nejprve se během procesu míšení smísí polymerní pojivo, dřevitá moučka a potřebné přísady. Takto dochází v roztaveném polymeru k procesu rovnoměrného rozdělení dřevěné moučky a určitých přísad. Výsledkem procesu jsou WPC granule připravené ke zpracování na produkty. Dřevo-polymerové kompozity lze zpracovávat stejným způsobem jako plastové výrobky.
Uvažujme vytlačování s předmícháním.
Míchání je způsob zpracování, který zahrnuje získání granulí WPC připravených ke zpracování na produkty. Nejprve se dřevěná výplň rozdrtí a vysuší. V mixéru se mísí polymerní granule, připravená dřevitá moučka a speciální přísady v dané konzistenci. Dále hotová směs vstupuje do extrudéru přes násypku, kde se roztaví. Poté tavenina kompozitního materiálu, promíchaná, protéká sítovým obalem kanálky vytlačovací hlavy ve formě válcových tyčí do granulátoru, ve kterém se nože pohybují rychlostí potřebnou k zajištění řezání granulí dané velikosti. . Poté se granule ochladí a shromáždí ve skladovací nádobě.
Přímé vytlačování.
Tento typ linky je vybaven extrudérem s předplastifikační zónou, kde se polymer taví. Dále tato tavenina vstupuje do hlavního pracovního válce extrudéru a je posouvána šneky do vytlačovací hlavy. Dřevěná moučka a speciální přísady vstupují do hlavního válce extrudéru přes vícesložkový gravimetrický podavač. Pomocí vakuových nakladačů se tyto komponenty dostávají do dávkovače z běžných nádob. Tvarovací prvky jsou navrženy a vyrobeny tak, že umožňují vytlačování profilů při poměrně vysokých rychlostech.
Další výhodou této technologie je, že předběžná plastifikace polymeru při vysoké teplotě před jeho přiváděním do hlavního válce extrudéru umožňuje mnohem rychleji zbavit se vlhkosti dřevité moučky, což výrazně zlepšuje kvalitu výsledných produktů.
WPC granule jsou vyráběny na granulačních linkách, stejných, jaké se používají pro granulaci sekundárních polymerů. Rozdíl je v tom, že pro WPC se jedná o speciálně navržené zařízení, jehož periferními zařízeními jsou mixér a dávkovače komponent. Schéma pro získání granulí WPC je znázorněno na obrázku níže.
Skartování
Jemné mletí plniv podporuje lepší promíchání polymerů a plniv. To vytváří čerstvé, reaktivní povrchy. Mechanické mletí je nejekonomičtější a nejuniverzálnější způsob, jak získat jemné prášky z „odpadních“ materiálů. Výše zmíněná dřevitá moučka je nejběžnějším organickým plnivem. Mletí se používá ke snížení frakce původního plniva, aby se usnadnil provoz procesu granulátoru. Menší velikost částic snižuje odpor na sestavě válce a motoru, čímž se zvyšuje životnost lisu.
Dřevěná moučka se získává mletím dřeva na průběžných nebo dávkových strojích ze suchých a čistých průmyslových třísek a pilin. Kladivové mlýny mají chvályhodný ukazatel výkonu, který svým mechanismem dokáže protáhnout cca 350 – 450 kg/hod drceného dřeva. Z kladivových mlýnů se piliny dostávají do násypky, kam se obvykle posílají suché hobliny z dřevoobráběcích strojů.
Sušení mouky
Ze zásobníku se piliny a hobliny odesílají do bubnových sušáren, kde je jejich vlhkost snížena na 5 – 8 %. V tomto mechanismu se mouka suší v suspenzi v proudu plynné směsi o vysoké teplotě. To umožňuje dosáhnout vysokého přenosu tepla a zachovat výkonnost procesu.
Míchání složek
Dále se připraví homogenní směs polymeru s přídavkem speciálních přísad. Toto je velmi důležitý krok před fází vytlačování. Níže uvádíme aditiva, která mohou být zahrnuta do homogenní směsi:
stabilizátory (asi 0,5 – 2%)
modifikátory (asi 2 – 5 %)
plniva (v tomto případě dřevitá moučka)
pigmenty (asi 3-4%)
Dále se dávkují složky směsi, načež se mísí ve vysokorychlostních mixérech, aby se získala homogenní směs.
Granulace
Granulace se používá ke zlepšení technologických vlastností látky, zabránění spékání a zvýšení tekutosti, umožnění použití materiálu v malých množstvích a usnadnění procesu nakládky a dopravy.
Technologické schéma výroby kompozitu dřevo-polymer
Zde se do střední části extrudéru přivádí dřevitá moučka s povolenou zbytkovou vlhkostí do 10 %, která je odváděna přes atmosférické odplyňovací zóny. Protože stupeň plnění směsí může dosáhnout 80 %, je výrobní linka vybavena podvodním granulačním systémem, do kterého je materiál přiváděn z extrudéru přes zubové čerpadlo.
Někdy, aby se snížilo ničení WPC, kvůli vysoké citlivosti dřevěného plniva na zvýšené teploty, se při provádění kompaundování používá technologie kombinovaného procesu kompaundování a formování konečného produktu z kompozitu dřevo-polymer. Takový diagram je znázorněn na obrázku níže:
Изделия формуются при подаче гранул в бункер последующей экструзией при определенной температуре плавления. Формование изделий происходит экструзией через фильеру, после чего они захватываются тянущим устройством, калибруются и охлаждаются. Далее изделия направляются в охлажденную ванну, где их температура подстраивается под показатель температуры хранения. Профиль поступает на специальное устройство, где подрезается по заданной длине, а потом поступает на упаковочное устройство. Также возможно применение тиснильных устройств для придания особой текстуры. При надобности профиль из древесно-полимерного композита ламинируется декоративной пленкой.
Přirozeně existuje mnoho dalších variant výrobních technologií kromě těch, které byly diskutovány výše. To vede k rozsáhlé klasifikaci kompozitů dřevo-polymer.
Tuzemský trh dřevo-polymerových kompozitů je významným trhem pro palubky nebo jinými slovy terasové desky. Sortiment tuzemských firem je jím naplněn přibližně ze 70 %. Kompozit se také používá při výrobě stěnových panelů, parapetů, dveří, plotů a dokončovacích materiálů. Materiálová matrice využívá především polyolefiny. Zlevňují materiál a umožňují recyklaci WPC. Jako plnivo do WPC se používá dřevitá moučka, která je levným výrobkem.
В данное время есть предпосылки того, что древесно-полимерный композит будет преимущественно использоваться в строительстве. Также ожидается, что ДПК будет востребован в мебельной промышленности и автомобильной индустрии. Рассматриваемый материал более долговечный и устойчив к атмосферным воздействиям, чего нельзя сказать о полностью древесных материалах. Использование ДПК в производстве мебели дает возможность производителям выпускать высококачественные материалы любых форм и размеров.
Не стоит забывать и о недостатках «жидкого дерева». Основная проблема материала – изменение цвета под воздействием ультрафиолетовых лучей и склонность к набуханию, если отсутствуют специальные добавки.
