Древесно полимерное покрытие. Внешний вид древесно-полимерных композитов

Современные стройматериалы должны быть не только эстетичными, но и практичными, простыми в обращении и уходе, но главное — экономичными. Многие предприятия работают в сфере изобретения новых материалов, направляя исследования главным образом на сочетания различных веществ, и среди них можно выделить такую перспективную новинку как древесно-полимерный композит (ДПК) .

ДПК нередко называют жидким деревом , или деревопластиком , а любители щеголять знанием английского называют его поливуд . Из этих названий понятно, что он представляет собой соединение пластика и дерева в расплавленном состоянии с последующим затвердеванием конечного продукта. Жидкое дерево является альтернативой древесине дорогих сортов, и, к тому же, имеет значительно улучшенные характеристики эксплуатации по сравнению с любым деревом или пластиком. В свете современной моды на экологические материалы древесно-полимерный композит — это необходимое совершенствование материалов применяемых для облицовки, напольных покрытий, изготовления панелей и «досок» и многих других строительных и отделочных материалов. Самое широкое применение древесно-полимерный композит получил в области изготовления террасных досок (декинга) .

Самый популярный вариант применения ДПК — террасная доска или декинг

Свойства и характеристики древесно-полимерного композита

ДПК состоит главным образом из древесных волокон, роль которых успешно выполняют отходы деревообрабатывающей промышленности и пластмассы, как связующего субстрата. В итоге, полученный материал объединяет в себе все полезные свойства современных полимеров и натуральной древесины.

Древесные качества жидкого дерева проявляются в:

аутентичном деревянном рисунке, текстуре и цвете;
аналогичной теплопроводности;
характерном аромате;
безопасности для окружающей среды и для потребителя.

Полимерная часть ДПК придает ему такие свойства, как:

высокая влагостойкость, из-за чего вам стоит забыть проблему разбухания досок;
прочность и износостойкость, благодаря чему изделия из ДПК не боятся нагрузок, ударов и постоянного истирания. Обувь, когти животных, падающие предметы не оставляют на поверхности видимых следов. К тому же, даже будучи увлажненной, террасная доска из ДПК не скользит, что так важно при использовании на полу, в качестве ступеней и, естественно, террас, веранд, открытых площадок и даже (садовый паркет);
термостойкость и способность выдерживать экстремальные погодные условия;
несъедобность для насекомых, грибков, а также гнилостных бактерий;
легкость обработки и монтажа (пример строительства террасы из ДПК);

Вследствие этого жидкое дерево в отличие от всех известных стройматериалов, одновременно:

Надежно, долговечно и красиво;
Не требует никакого ухода, кроме вытирания пыли. Циклевка, обработка лаком, покрывание краской и другие манипуляции являются прихотями дерева, древесно-полимерный композит в них просто не нуждается;
Экономично. Сравнивать ДПК с натуральным деревом по стоимости просто нет смысла, а пластик становится дороже со временем из-за того, что требует частых ремонтов и замен. То есть древесно-полимерный композит, который легко прослужит вам четверть века, переживет несколько смен пластмасс и древесины, из-за чего его стоимость в общем счете уменьшается в несколько раз.

Разнообразие изделий из ДПК поистине безгранично

Область применения древесно-полимерного композита

Такие несомненные преимущества обусловили использование ДПК в сфере строительства и даже внутренней отделки автомобилей и яхт, а из-за отличной водостойкости его применяют для строительства конструкций часто контактирующих с водой или постоянно в ней находящихся: бортики бассейнов, пирсы и причалы, небольшие мосты, некоторые детали судостроения и даже морские сваи(!).

Садовый паркет из ДПК отлично подходит для мощения открытых площадок и террас, а также садовых дорожек

Современный сайдинг или вагонка из ДПК, успешно заменила собой виниловый, металлический и цементный сайдинг

Клумбы и цветники из ДПК становятся все более популярны благодаря долговечности и простоте монтажа

Заборы и ограды из ДПК ничем внешне не отличаются от деревянных, но не требуют регулярной обработки и замены сгнивших досок

В частном домостроении древесно-полимерный композит становится материалом №1 при монтаже различных напольных покрытий, гаражей, танцплощадок, веранд, террас и заборов. В дополнение ко всему из жидкого дерева получаются отличные садовые сооружения: беседки, террасы, дорожки, заборы, калитки — и все благодаря устойчивости к широкому диапазону температур, ультрафиолету солнечного света и влиянию живых организмов. А какую облицовку фасада можно сделать с помощью ДПК!

Легкий, термо- и влагостойкий, простой в монтаже и, к тому же, экологически чистый древесно-полимерный композит становится отличной заменой евровагонке и . Из него получаются также превосходные подоконники и столешницы, мебель и двери любого типа (как входные, так и ).

Самый распространенный в мире стройматериал из ДПК — декинг , также называемый террасной доской. Из декинга создают напольные покрытия в интерьерах, также и в помещениях, где часто бывает повышена влажность: баня, сауна, ванная комната. Все положительные качества ДПК работают при использовании его для наружной отделки сооружений: уже упомянутых балконов, террас, эксплуатируемых кровель, веранд, пирсов, пристаней и палуб кораблей.

Террасная доска является традиционно профильным изделием с вариабельными конфигурациями. Также производители рекомендуют использовать полый или сплошной профиль декинга для разных видов предполагаемой нагрузки на покрытие.

Также очень распространено изделие из ДПК, называемое садовым паркетом . Внешне он выглядит как плиточное покрытие с сегментами примерно 30 на 30 см. Но сам паркет составлен из пластмассовой подложки, к которой и крепятся планки из древесно-полимерного композита. Специальные крепления подложки позволяют легко и просто устанавливать и собирать обратно настил, что обуславливает его применение в сезонных постройках, площадках или на частных загородных участках.

Плитки из ДПК — садовый паркет умеют два слоя: подложка основание и лицевой

Садовая дорожка вымощена плитками из ДПК — садовый паркет

Плитки садового паркета из ДПК прекрасное решение для открытой веранды

Плитки садового паркета из ДПК отличный вариант и для открытой площадки в лесу

Откуда к нам пришел этот удивительный материал?

Технология производства ДПК требует тщательного соблюдения технологического процесса и высокого качества сырья. Процессы доработок и улучшений технологии изготовления, а затем и самого материала затянулись вплоть до восьмидесятых годов. А признание потребителя жидкое дерево получило не в Италии, а на крупнейших автозаводах мира. Сейчас практически каждый имеет дело с ДПК, но даже может не догадываться об этом, ведь большинство салонов автомобилей изготовлены именно из него — древесно-полимерного композита.

Древесно-полимерный композит — изготовление на производстве

Состав и изготовление древесно-полимерного композита

Если рассматривать состав ДПК подробнее, то его изменения прослеживаются с начала производства до современности, и сейчас примерно таков: измельченный деревянный наполнитель, придающий основной объем изделию, связывается полимером одного из трех видов. Предназначение готового изделия определяет выбор: полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ) или классический полиэтилен. Пластмасса с наполнителем связываются и превращаются в единый монолит.

Активно используют в изготовлении жидкого дерева аддитивы — различные добавки, необходимые для придания композиту нужных эксплуатационных свойств. Их роль в жидком дереве играют продукты химической промышленности:

колоранты для придания цвета;
модификаторы для усиления прочности и твердости;
лубриканты для лучшей влагостойкости и быстрой экструзии;
вспенивающие реагенты для придания легкости и гладкости поверхности;
биоциды для максимальной устойчивости к воздействиям факторов биологической природы.

Недостатки древесно-полимерного композита

К недостаткам материалам из древесно-полимерного композита можно отнести плохую переносимость при постоянном одновременном воздействии сочетаний двух негативных влияний — высокой влажности и высокой температуры, что приводит к быстрому изнашиванию покрытия из ДПК.

Появление плесени при недостаточном вентилировании помещения, с которой позволяют бороться только специфические и дорогие добавки. Его стоимость по сравнению с бюджетным деревом до сих пор остается основным недостатком.

Ближайшим натуральным конкурентом ДПК может являться лиственница или более редкое у нас дерево банкирая (Bangkirai), которая обходится иногда даже вдвое дешевле, а свойства имеет практически идентичные. Разница проявляется только в тех местах, где использование одного материала невозможно и он заменяется другим.

Технико-эксплуатационные характеристики древесно-полимерного композита (ДПК) и лиственницы

Лиственница будет проявлять себя значительно лучше в бане или сауне (высокие температуры в сочетании с влажностью — помните?), но древесно-полимерный композит намного дольше прослужит под открытым небом, так как деревянные стройматериалы на воздухе всегда нуждаются в регулярной дополнительной обработке и замене.

Современные стройматериалы должны быть не только эстетичными, но и практичными, простыми в обращении и уходе, но главное - экономичными. Многие предприятия работают в сфере изобретения новых материалов, направляя исследования главным образом на сочетания различных веществ, и среди них можно выделить такую перспективную новинку как (ДПК).

ДПК нередко называют жидким деревом, или деревопластиком, а любители щеголять знанием английского называют его поливуд. Из этих названий понятно, что он представляет собой соединение пластика и дерева в расплавленном состоянии с последующим затвердеванием конечного продукта. Жидкое дерево является альтернативой древесине дорогих сортов, и, к тому же, имеет значительно улучшенные характеристики эксплуатации по сравнению с любым деревом или пластиком. В свете современной моды на экологические материалы древесно-полимерный композит - это необходимое совершенствование материалов применяемых для облицовки, напольных покрытий, изготовления панелей и «досок» и многих других строительных и отделочных материалов. Самое широкое применение древесно-полимерный композит получил в области изготовления террасных досок (декинга).

Свойства и характеристики древесно-полимерного композита

Древесные качества жидкого дерева проявляются в:

аутентичном деревянном рисунке, текстуре и цвете;
аналогичной теплопроводности;
характерном аромате;
безопасности для окружающей среды и для потребителя.

Область применения древесно-полимерного композита

Производство террасной доски из ДПК

Композитная террасная доска , производится методом экструзии и состоит из трех основных компонентов:

1. Частицы измельченной древесины (опилки): 50-80 %%.
2. Синтетические или органические термопластичные полимеры или их смеси: Поливинилхлорид (PVC), Полиэтилен (PE), Полипропилен (PP).
3. Комплекс специальных химических добавок (модификаторы), которые улучшают технологические свойства материала: связующие вещества, антиокислители, противоударные модификаторы, пигменты, антимикробные средства, температурные стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, светостабилизаторы, смазочные материалы и огнезащитные средства. Террасную доску из ДПК можно пилить, строгать, в нее можно вбивать гвозди и заворачивать саморезы. Такая террасная доска не коробится, не требует защитных покрытий, не покрывается плесенью, не гниет, не имеет сучков и дефектов, не выгорает на солнце в течение многих лет. На террасной доске из ДПК вам не стоит бояться заноз, а рифленая текстура поверхности предохранит вас от скольжения по мокрой поверхности.

Создали древесно-полимерный композит (ДПК) в Италии. Еще в 1974 году концерн ICMA Сан Джиорджио получил патент на авторство этого стройматериала, для которого создана торговая марка Wood-Stock. Сейчас четко можно увидеть все предпосылки для такой идеи - ведь компания до этого занималась одновременно традиционной деревообработкой и изготовлением полимерных пластиковых изделий. Затратная утилизация отходов обеих отраслей стала проблемой, которую экономично решили объединением обоих направлений. Но тогда новый стройматериал был не просто новинкой, а стоял на грани фантастики, поэтому ему пришлось еще долго заслуживать доверие потребителей.
Технология производства ДПК требует тщательного соблюдения технологического процесса и высокого качества сырья. Процессы доработок и улучшений технологии изготовления, а затем и самого материала затянулись вплоть до восьмидесятых годов. А признание потребителя жидкое дерево получило не в Италии, а на крупнейших автозаводах мира. Сейчас практически каждый имеет дело с ДПК, но даже может не догадываться об этом, ведь большинство салонов автомобилей изготовлены именно из него - древесно-полимерного композита. Очевидны и преимущества ДПК перед деревом, но есть также и ряд недостатков.

Таблица 1. Сравнение свойств деревянной доски и доски из ДПК

Недостатки материалов из древесно-полимерного композита

К недостаткам материалам из древесно-полимерного композита можно отнести следующее:

в процессе фотостабилизации наблюдается небольшое изменение оттенка изделий из ДПК в первые несколько месяцев эксплуатации;
более высокая стоимость по сравнению с аналогами из древесины.

Строительство на загородном участке не ограничивается исключительно возведением жилого здания. Также сооружаются и сопутствующие строения для отдыха, хранения и подсобных работ, для которых подбирают соответствующие стройматериалы с необходимыми характеристиками.

От материалов, которые используются на свежем воздухе, требуется основательная прочность, долговечность и устойчивость перед воздействием окружающей среды. Поэтому для сооружения таких построек, как террасы, беседки и открытые площадки, выбирают наиболее качественный материал. И в первую очередь это касается напольного покрытия, которое испытывает большую нагрузку в сравнении с остальными элементами строения.

Декинг

Для напольного покрытия строений, расположенных на открытом воздухе, крайне важна надежность материала. Поэтому для изготовления пола, как правило, используются доски из цельного древесного массива. Однако совсем недавно появился новый строительный материал, имеющий лучшие характеристики.

Это террасная доска из ДПК, имеющая все преимущества натурального материала при отсутствии его недостатков. Высокие эксплуатационные характеристики удачно сочетаются с простотой монтажа и отсутствием затрат в процессе использования. Объемы производства ДПК растут ежегодно, так, например, один из лидеров по производству ДПК в России компания Смарт Декинг производила в 2008 году всего 10 000 м2 в год, а на 2016-й уже порядка 60 000 м2.

Производство ДПК предполагает использование двух видов сырья - древесины (в основном это стружка) и полимера. Это сочетание позволило добиться уникальной прочности и долговечности материала.

Что выбрать: декинг из натурального дерева или ДПК?

Чтобы понять, что лучше - древесно-полимерные композиты или цельная древесина, необходимо рассмотреть и сравнить характеристики обоих материалов.

Долговечность досок из ДПК составляет порядка 40-50 лет, в то время как из цельного дерева - примерно 15-20. Но только в случае, если деревянная доска правильно пропитана всеми защитными средствами. При этом дерево требует не только первоначальной обработки лаком или краской, но и периодического обновления покрытия. Террасная доска из ДПК в этом плане не только более удобна, но и выгодна в эксплуатации, так как не требует дополнительного ухода в процессе использования.

Основные достоинства древесно-полимерного композита

Кроме долговечности у ДПК есть ряд дополнительных плюсов, обуславливающих его применения в качестве напольного покрытия строений, располагающихся на открытом воздухе:

Сколько стоит доска из ДПК?

Имеет смысл отдельно упомянуть о стоимости ДПК. Фасадная доска из древесно-полимерного композита на первый взгляд кажется непомерно дорогой. Однако если учесть тот факт, что значительная часть затрат на дополнительные расходные материалы просто не потребуется, в итоге оказывается, что декинг из ДПК довольно выгоден.

К тому же монтаж напольного покрытия настолько прост, что его можно выполнить самостоятельно без привлечения специалиста. Доска укладывается практически на любую подложку за исключением заболоченного грунта. Однако после проведения качественной дренажной системы и эта проблема решается.

Действительно ли это дорого?

Доска ДПК, цена которой несколько выше в сравнении с массивом, прекрасно компенсирует этот недостаток своей устойчивостью к воздействию окружающей среды. Это материал не набухает от повышенной влажности, не выцветает под солнечными лучами и не рассыхается от высоких температур.

Ориентировочная стоимость на древесно-полимерные композиты разнится в пределах 300-470 руб. за погонный метр в зависимости от производителя и марки изделия. Еще одним фактором, влияющим на стоимость доски, является порода дерева, использующаяся при ее изготовлении. Чем ценнее древесина, тем больше сумма, которую придется заплатить за материал для строительства.

Условия эксплуатации доски из ДПК

Даже столь неприхотливый к условиям использования материал имеет свои ограничения в эксплуатации:

Террасная доска из ДПК не применяется в местах с постоянной высокой влажностью без доступа ветра и солнечных лучей. Декинг в обязательном порядке должен периодически проветриваться. В противном случае даже этот стройматериал может покрыться плесенью.
Абсолютно неприемлема эксплуатация декинга из композита при постоянном нахождении в воде.
И последнее ограничение. Не используйте материал в помещениях, где возможен частый и большой перепад температур, например, в парилке. Это может привести к деформации доски.

Надо сказать, что хоть декинг из древесно-полимерных композитов практически не выцветает на солнце, небольшое обесцвечивание все же возможно.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что довольно высокая стоимость террасной доски из древесно-полимерных композитов вполне окупится впоследствии за счет долговечности материала. В то время как покрытие из массива дерева придет в негодность намного раньше. Поэтому с уверенностью можно сказать, что будущее - именно за ДПК.

Древесно-полимерные композиционные материалы (ДПК), предназначенные для переработки методом экструзии состоят из трех основных компонентов:

частиц измельченной древесина
синтетических или органических термопластичных полимеров или их смеси,
комплекса специальных химических добавок (модификаторов) , улучшающих технологические и другие свойства композиции и получаемой продукции, часто называемых также аддитивами.

От традиционных древесно-наполненных пластмасс (ДНП) композитные материалы отличаются высоким (более 50 процентов) содержанием древесины по массе в составе общей композиции и соответствующим ее влиянием на свойства готового продукта. В ДНП древесного наполнителя не много и свойства такой пластмассы определяются, в основном, свойствами полимера. А когда древесины становится больше, то свойства композита определяются уже:

свойствами матрицы,
свойствами частиц древесины,
характером связей между древесными частицами и матрицей,
структурой полученного композита.

На рисунках ниже показаны три схематических структуры наполненного материала:

Cлабо-наполненный пластик, средне-наполненный композит и высоко-наполненный композит.

Содержание древесины в составе древесно-полимерного композита на основе термопластичных смол может меняться в широких пределах. Большинство американских производителей работают пока с составами, содержащими 50 - 70 % древесины. Европейские разработчики технологий экструзии ДПКТ стремятся получать композиции, содержащие более высокое наполнение древесиной - до 80% и более.

Древесина подвергается измельчению на специальных мельничных установках различного типа и превращается в древесную муку или в древесное волокно. В настоящее время наиболее широко для изготовления ДПК используется древесная мука. Производство древесной муки давно освоено отечественной промышленностью. Она используется как наполнитель пластмасс, сырье для взрывчатых веществ, для микробиопрома и т.д.). Наряду со специально измельченной древесиной в состав ДПКТ могут входить некрупные опилки и шлифовальная пыль.

Перспективным является использование в ДПКТ и древесных волокон по типу применяемых в производстве ДВП, МДФ и бумаги. Древесные волокна получают методом дефибрации, т.е. расщепления древесины на волокна. В некоторых случаях используют готовое волокно из картонных и бумажных отходов (макулатуры). Например, у китайской компании имеется опыт промышленной утилилизации в производстве ДПКТ бумажных молочных пакетов, содержащих одновременно полиэтилен, бумагу и даже алюминиевую фольгу.

Рис.1. Топливные гранулы

Финскими специалистами проверена возможность использования в качестве сырья для изготовления компаунда стандартных древесных топливных гранул (на экструдере типа Conex).

Гранулы проще перевозить и хранить, чем муку

Внешний вид топливных гранул, см. рис 1.

Древесная мука (англ. wood flour, wood meal, нем holzmehl) - изготавливается преимущественно из мягких, не смолистых, пород древесины, например сосны. Вовсе не исключается и применение твердых лиственных пород, только их несколько сложнее измельчать. В нашей стране мука выпускается по ГОСТ 16361-87 "Мука древесная. Технические условия".

За рубежом с успехом изготавливается древесная мука для использования в термопластичных ДПК из оболочек зерен растений (рисовой шелухи, ореховой скорлупы). Американское предприятия Heartland BioComposites LLC недавно освоило применение в качестве сырья пшеничной соломы.

В большинстве случаев размер древесных частиц в композите находится в пределах от 500 до 50 мкм. Частицы древесной муки могут принимать самые разнообразные формы. Отношение длин частиц муки к их ширинам находится в пределах от 1:1 до 4:1.

В мельничных установках в ходе размола выделение нужной фракции муки осуществляется при помощи системы сит или центробежными методами. За рубежом принято обозначать фракцию муки при помощи числа Mesh. По российскому стандарту подразделение древесной муки осуществляется по нескольким маркам.

У древесного волокна (wood fiber) длина зависит от породы древесины: у лиственных пород 1 - 1, 5 мм, у хвойных 3 - 3, 5 мм. Отношение длины к толщине древесного волокна составляет от 1: 10 до 1: 20.

Древесина традиционно используется в механической обработке металлов в качестве шлифующего и полирующего материала, так как обладает заметными абразивными свойствами. Эти свойства сохраняются и у древесной муки. Однако, абразивность древесины ниже, чем у стекловолокна и некоторых др. минеральных наполнителей, используемых в производстве наполненных пластмасс и композитов. Поэтому она считается относительно "мягким" наполнителем.

Скорость абразивного износа оборудования пропорциональна давлению в цилиндре экструдера (и фильере), температуре и скорости движения рабочей смеси относительно поверхности рабочих органов и естественно зависит от состава рабочей смеси (соотношения количества муки и смолы, вида смолы, видов и количества смазочных материалов и др. факторов). В зависимости от стойкости рабочие цилиндры и шнеки экструдеров могут эксплуатироваться 1-2 года до замены или ремонта.

Насыпная плотность древесной муки и волокна может колебаться в пределах 100 - 300 кг/ м3. Влажность муки в поставке желательно иметь не более 8 %. В готовом композите влажность древесных частиц должна быть, как правило, менее 1 %. Чем меньше влаги в структуре материала, тем более он устойчив ко внешним воздействиям.

Существуют различные и иногда противоречивые мнения, относительно применения различных пород древесины и размеров частиц.

Отметим очевидные вещи:

в исследованиях изучено влияние размеров частиц на механические свойства композитов, однако оно не очень велико;
слищком мелкие (пыль) и слишком крупные частицы ухудшают прочность композита, однако это не всегда критично для готового изделия;
крупные частицы снижают производительность подготовительного оборудования в силу их малой насыпной плотности;
при плотности композита, приближающейся к 1,4 г/ куб.см, т.е. к истинной плотности древесины, порода древесины уже не имеет принципиального значения.

Композит, изготовленный из крупных частиц будет иметь более зернистую поверхность, подобную поверхности древесно-стружечной плиты и это может требовать шлифования, применения утолщенной облицовки и (или) отделки поверхности изделий. Например, из опыта мебельной промышленности, зернистость профилей, изготовленных фрезерованием из древесно-стружечной плиты не всегда удается скрыть при облицовывании дорогими декоративными пленками на основе пропитанных смолами бумаг общей массой до 130 г на 1 кв метр. А для облицовывания профилей из МДФ, обладающей мелкой равномерной структурой, могут успешно применяться более дешевые декоративные пленки массой менее 80 г на 1 кв.м. Кроме того, крупные частицы древесины, особенно находящиеся вблизи поверхности изделия более подвержены воздействию влаги и повреждению под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды.

Очень мелкие пылевидные частицы (менее 50 мкм) имеют большую удельную поверхность и в силу этого требуют использования большего количества смолы для образования полноценной полимерной матрицы.

Примечание. В настоящее время проводятся исследования по использованию в композитных материалов микроцеллюлозы. Но это скорее будет уже друглй класс материалов, т.н. нанокомпозиты.

Окончательное превращение рабочей смеси в композитный материал происходит постепенно по зонам экструдера и в фильере. Полимер должен охватить всю поверхность частицы древесной частицы, внедриться в ее поры и тем самым обеспечить плотное молекулярное взаимодействие между древесиной и полимером. Это существенно отличает процесс экструзии ДПК от процесса экструзии обычных пластмасс, т.к. древесина плохо смачивается расплавом полимера. Интенсифицировать процесс смачивания за счет повышения температуры в экструдере сложно вследствие опасности тепловой деструкции древесины, полимера и возгорания смеси (при температуре более 200 град. С).

Поэтому, с точки зрения качества получаемой продукции и производительности процесса - очень важен технологический уровень применяемого оборудования и состав рецептуры смеси (качество базовой смолы, вид и количество вводимых в рецептуру добавок - модификаторов).

Примечания:

1. Технологическими и физико-механическими свойствами близкими к древесно-полимерным композитам являются композиционные материалы, получаемые на основе и других растительных волокон, например: пенька (Hemp), лен (Flax), сизаль (Sisal), кенаф (Kenaf) и др. волокнистых растений.

Растительные волокна могут вводиться в состав ДПК и одновременно с древесными волокнами. Применение недревесных волокон растительного происхождения особенно активно разрабатывается сейчас в странах Юго-Восточной Азии, в частности в Китае. Подробнее о волокнах см. специальное приложение и библиотеку Биокомпозиты.

2. При внешней простоте идеи производства ДПК, сама конструкция вещества древесно-полимерного композита имеет очень сложную структуру. Не менее сложны для описания и химические, физические и механические процессы технологии производства экструзионных ДПК. Эти сложности определяются сложностью и неоднородностью самой древесины.

С большим или меньшим успехом, в производстве ДПК могут использоваться любые термопластичные полимеры, однако на практике сейчас используются, в основном, четыре вида термопластичных смол: полиэтилен (PE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC) и, в меньшем количестве, полистирол (PS). На диаграмме (рис.4.2.) отражены существующие соотношения применения различных смол и наполнителей и прогноз на ближайшие годы.

Рис.2. Состояние и прогноз применяемости базовых смол и наполнителей в производстве композитов

Таким образом, на первом месте по применяемости находится полиэтилен (высокой и низкой плотностей) , затем следует ПВХ и полипропилен. Однако, в Европе наболее перспективным считают полипропилен. В частности, немецкая фирма Advanced Extruder Technologies AG (изготовитель оборудования для экструзии ДПК) указывает на следующие оптимальные соотношения наполнение композита древесиной для различных типов базовых смол:

на основе ПВХ - 60 %
на основе полиэтилена - 70 %
на основе полипропилен - 80 % и более.

Существенный рост предполагается по всем видам композитов, но начиная с 2003 особенно быстро увеличивается применение, в качестве основы композита, и других (не древесных) растительных волокон.

Наряду со смолами заводского изготовления, поставляемых в виде суспензии или гранул, ряд американских компаний используют в производстве ДПК пластиковых промышленных и бытовых отходов (упаковочной пленки, бутылок и т.п.), подвергаемых мытью, сушке и измельчению.

Проводятся эксперименты и по использованию в термопластичных ДПК других промышленных термопластов - АБС-пластика, полиамидов (капрона, нейлона), поликарбонатов, полиэтилентерфталата и др. в первичных формах и отходов.

Ориентировочные соотношения мировых цен на сырье (в английских фунтах за тонну, март 2003 г), используемое в производстве ДПК приведено в табл. 4.1

Данная таблица хорошо иллюстрирует экономическое существо интереса к проблемам производства древесно-полимерных композитов и объективных тенденций в развитии и совершенствовании их технологии производства. Следует иметь ввиду, что текущие цены на базовые смолы на мировом рынке сильно зависят от цен на нефть и подвержены значительным колебаниям.

В производстве древесно-полимерных композитов применяются следующие виды добавок - модификаторов: связующие агенты, смазочные материалы, антимикробные добавки, антиокислители, вспенивающие агенты, пигменты, огнезащитные аенты, противоударные модификаторы, светостабилизаторы, температурные стабилизаторы и др.

Эти добавки используются при экструзии и литье обычных наполненных и ненаполненных пластмассовых профилей и примерно с теми же целями, но соотношение их в сочетаннии с древесиной несколько меняется. В первую очередь это относится к связующим агентам, смазочным материалам, и, при необходимости, - к противоударным модификаторам. Добавки поставляются по отдельности, или в виде комплексов (как поливитамины, - все в одной грануле).

Древесина, в отличие от минеральных наполнителей для пластмасс, обладает не очень высокой адгезией к базовым смолам, особенно - к полиолефиновым. Это можно обьяснить очень сложной формой поверхностей ее частиц, затрудняющей процесс смачивания ее расплавленным полимером, а так же ее химическим составом. Это обстоятельство предъявляет к подбору добавок и к конструкции экструдера повышенные требования. На фотографиях ниже показаны 2 образца древесно-полимрной смеси (электронный микроскоп, 200-кратное увеличение, соотношение 60% полипропилена, 40% древесной муки).

На левой фотографии отчетливо видны многочисленные незаполненные полимером пустоты. На правом образце структура материала цельная. Именно это делает материал - композитом, в котором работает и полимерная матрица и древесина. Улучшение структуры обеспечено включением в состав материала специального связующего агента, обеспечивающего хорошую связь между частицами древесины и смолы.

Схематически характерные дефекты структуры композита показаны на двух рисунках ниже

На левой схеме синим цветом выделены незаполненный смолой отдельные пустоты. На правой схеме показано образование агломератов, составляющихся из нескольких не склееных друг с другом древесных частиц. Наличие таких дефектов, особенно на поверхности изделий, приводит к снижению прочности и долговечности материала.

Конкретные рецептуры древесно-полимерных композитов разрабатываются применительно к заданным продуктам, применяемым базовым смолам и технологическим процессам. Они часто являются производственным секретом фирмы-изготовителя конкретных изделий или предметом лицензии поставщика технологии или оборудования.

Важным направлением в области разработок современных рецептур экструзионных ДПК, являются поиски в области использования в их составе природных, т.е. биологических полимеров. Успешным достижением в этой сфере стало использование крахмалистых веществ, например - кукурузной муки (материалы типа Fasal - Fasalex). Активно проводятся исследования по применению лигнина (отходы целлюлозного производства), отходов кожевенной и мясомолочной промышленности и т.д. Есть сведения об исследованиях российских специалистов о возможности применения хвойной смолы - живицы в качестве одного из компонентов экструзионных ДПК.

Внешний вид древесно-полимерных композитов.

В естественном виде ДПК с высоким содержанием древесины более всего напоминает МДФ и или твердую ДВП, см рис.3. Он может окрашиваться в массе или подвергаться лакокрасочной отделке обычными красками и эмалями, или облицовываться синтетическими пленками или натуральным шпоном. На ощупь композит теплый, иногда слегка маслянистый.

Рис.3. Срезы ДПК профилей

Существует технология покрытия ДПК тонким облицовочным слоем пластмассы, или даже нескольких пластмасс непосредственно в процессе его выдавливания в экструдере. Эта технология, широко распространенная в пластиковой индустрии называется со-экструзия или ко-экструзия.

Однако, если при изготовлении компаунда использовались древесные частицы крупных фракций, то поверхность изделия будет ближе по внешнему виду к поверхности древесностружечной плиты. Такие профили выпускаются, например, голландской компанией Tech-Wood.

Термопластичные ДПК имеют слабый запах древесины (опилок).

Физические и механические свойства композитов

Плотность экструзионных композитов может находится в пределах 1000 - 1400 кг/м3. Плотность изделий может быть снижена при использовании специальных вспенивающих агентов до 700-900 кг/м3, но вспенить можно только полимерную матрицу.

Примечания:

Плотность композита зависит от плотности используемой базовой смолы и применяемых аддитивов и их количества и плотности частичек древесины. В ходе компаундирования и экструзии под воздействием высокого давления и темературы частички древесины уплотняются, - вплоть до значения 1400 кг/м3, т.е. достижения истинной плотности древесины, свободной от пор и др. пустот.
Истинная плотность древесины практически не зависит от ее породы.
Изучаются вопросы применения в ДПК полых микронаполнителей (пластиковых и стеклянных микросфер).

Прочностные свойства ДПК в значительной степени зависят от вида базовой смолы, см. табл. 2.

Однако, управлением составом композита и технологическим процессом можно в значительной степени улучшить его прочностные и др. свойства.

Рассмотрим свойства ДПК на примере трех конкретных модификаций выпускаемых под маркой "Fasal" разработанных с применением в качестве базовой смолы полипропилена австрийской фирмой " Austel research and development" Gmbh и продаваемых фирмой "Fasalex ", Австрия, см. табл. 3.

Таблица 3. Свойства ДПК.

Свойства	Размерность	Fasal F134	Fasal F 386	Fasal F 465
Плотность	кг/дм 3	1,4	1,35	1,2
Предел прочности (временное сопротивление)	МПа	25	17	23
Модуль упругости при растяжении (мод. Юнга)	ГПа	8	4	5,1
Сопротивление изгибу	МПа	41	30	52
Модуль упругости при изгибе	ГПа	5,8	3,8	5
Относительное удлиннение при растяжении	%	0,5	0,6	1
Ударная вязкость по Шарпи	КДж/м2	3,2	3,3	4
Срок биологического разложения	недели	месяцы	неразлагаемый
Снижение сопротивления изгибу в воде при 23 град.C:
- после 30 мин. выдержки	%	65	14	0
- после 120 мин. выдержки	%	90	35	0

В композиции, предлагаемой фирмой Strandex , США, в качестве базовой смола используется полиэтилен и его отходы. Твердые и мягкие породы древесины считаются приемлемыми, а так же другие целлюлозные волокна, такие как солома, лен, рисовая шелуха, арахисовая шелуха, бамбук, кенаф и пр. Размер частиц 425 микрон (40 mesh) и менее. Допускается большое содержание более мелких частиц (200 mesh и мельче), включая шлифовальную пыль. Плотность композита составляет 0,98 - 1, 2 кг/дм3. Композит и технология запатентованы и продаются по лицензии вместе с фильерами. Стоимость одной фильеры более 20 000 долларов США, стоимость лицензии (по некоторым данным) более 1 млн. долларов.

Однако в использовании отходов ДСТП и МДФ существует серьезная проблема. Она связана с возгонкой паров формальдегида из фенольных смол, которые содержатся в этих плитах.

Примечание. Хотя прочность термопластичных ДПК при испытаниях находится на уровне природных древесных материалов, их реальная эксплуатационная прочность во многих случаях существенно выше, т.к. изделия, изготовленне из ДПК, не имеют естественных пороков, присущих древесине (сучков, трещин, свилеватостьи и т.п.), не изменяют своей прочности при увеличении влажности и не поражаются грибками и бактериями.

В начале освоения производства ДПК технологи старались обеспечить максимальную биостойкость изделий. И эта задача была решена.В частности, ряд фирм-изготовителей ДПК предоставляют гарантии на 10, 25 и 50 лет эксплуатации готовых изделий на улице, т.е. самой высокой устойчивости к воздействию влаги, света, грибков и насекомых без специальной защиты. Большинство производимых ДПК могут принимать в себя небольшое количество (0,1 - 4 %) влаги не теряя при этом формы и прочности и восстанавливать прежние свойства при высыхании.

Новым направлением в производстве ДПК, является создание рецептур легко утилизируемых биоразлагаемых ДПК с пониженной биостойкостью. Они предлагаются, например, фирмой Fasalex, - как экологически безопасные по всему жизненному циклу (указанные выше композиции Fasal F 134 и F 386) .

Необходимо отметить, что не смотря на уже солидный производственный опыт и многочисленные уже проведенные исследования, в сфере древесно-полимерных композиций существует еще огромное количество неисследованых направлений. С одной стороны это связано с бесконечными возможностями химии полимеров, а с другой обьясняется молодостью самой этой новой отрасли промышленности.

Способность к обработке

Изделия из ДПК обрабатываются теми же инструментами, что и древесина. ДПК легко пилятся, строгаются, сверлятся, шлифуются и т.п. Очень хорошо удерживает гвозди, скобы, шурупы, см. рис. 4.

Многие рецептуры композитов поддаются склеиванию. Некоторые рецептуры можно сваривать, подобно пластмассе. Уже освоена практика гнутья изделий профильных изделий после нагрева, подобно пластмассовым профилям и т.п.

Рис.4.Обработка древесно-полимерных композитов

ДПК не очень легко воспламенимы, особенно, - если они выполнены на основе поливинилхлоридной смолы.

Интересным направлением в использовании экструзионных ДПК является совместное применения ДПК профиля и металлического проката. В этом случае в полость профиля вставляется стальная труба, полоса и т.п. Металл принимает на себя полностью или частично силовую нагрузку, а профиль выполняет декоративные, защитные и другие функции.

Пока не существует принятой стандартизированной классификации термопластичных ДПК.

Ни для кого не секрет, что природная древесина имеет довольно ограниченный срок службы и очень подвержена воздействию всевозможных агрессивных природных факторов. Именно этим и объясняется желание людей найти заменитель древесины, схожий по свойствам, но превосходящий ее по качеству. Результатом одной из попыток создать искусственную древесину стало так называемое «жидкое дерево», о котором и пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом сайт мы подробно изучим все его преимущества и недостатки, разберемся со свойствами и определимся с областью применения этого материала.

Что такое древесно полимерный композит

Древесно-полимерный композит: что это такое и для чего нужен

ДПК или, как еще называют этот материал, «жидкое дерево» является новейшей разработкой химической промышленности, которая сочетает в себе все лучшие качества древесины и полимеров. Если разбираться с составом этого материала, то в нем содержится древесина, перемолотая в пыль и натуральный или искусственный полимер, который является связующим элементом.

В некоторых случаях в состав древо полимерного композита включаются химические добавки, улучшающие те или иные свойства данного материала. Если с составом разбираться более подробно, то древесной составляющей в «жидком дереве» содержится до 80% – этот материал, по своей сути, изготавливается из отходов деревоперерабатывающей промышленности. В ход идет все – и опилки, и сучки, и некондиция.

Террасная доска из древопласта фото

Самое интересное в этом материале это то, что в обработке он полностью идентичен натуральной древесине – его пилят, строгают, шлифуют, в нем просверливают отверстия, в него забивают гвозди, вкручивают саморезы и даже могут рубить топором. В общем, по своим основным качествам древопласт приближается к дереву, правда с некоторыми оговорками, выражающимися в преимуществах, которые дают ему композитные материалы.

Беседка из древесно полимерного композита фото

Что касается области применения древесно полимерного композита, то его используют вместо дерева практически во всех сферах, где оно применяется. Перечислять всю область применения этого материала смысла нет, так как она довольно обширная. Что касается строительства, то из него изготавливают качественные полы и используют в качестве материала для обшивки стен.

Кроме того, наряду с уже готовой продукцией (доски, рейки и прочие изделия), также из этого материала производится краска «жидкое дерево», которая не только имитирует структуру древесины, но и делает любую поверхность недоступной для воздействия внешних факторов.

Доски из дерево полимерного композита фото

Преимущества и недостатки древесно-полимерного композита

Перейдем сразу к делу, и разберем все преимущества, которые мы получим при использовании древопластика. Их не так уж и мало:

Во-первых, влагостойкость, которая в несколько раз превышает этот же показатель у натуральной древесины.
Во-вторых, прочность и износостойкость. Поверхность древесно-полимерного композита не то что не стирается, на ней даже не оставляют никаких следов тонкие женские каблучки с металлическими набойками. Кроме того, ДПК является нескользким материалом, в отличие от лакированной доски.

Сфера применения деревопластика: террасная доска

В-третьих, это устойчивость перепадам температур. Производители утверждают, что жидкое дерево способно выдерживать температуру от -50˚С до +180˚С – испытывать не стоит, лучше поверить им на слово. Кроме этого, полимерные составляющие, которые входят в состав древопласта, отлично противостоят грибку, плесени и не являются кормом или жильем для бесчисленного количества насекомых.
В-четвертых, легкость монтажа, который практически ничем не отличается от работы с древесиной.
В-пятых, неприхотливость в уходе. В отличие от натуральной древесины, ДПК не требует периодической покраски или лакировки и уж тем более не нуждается в циклевке и шлифовке.
В-шестых, долговечность. Если, опять же, говорить о напольных покрытиях из этого материала, то по утверждениям производителей, качественный древесно-полимерный композит способен прослужить, не теряя своего первозданного вида, на протяжении полувека. Как правило, пол из натуральной древесины уже через 3–5 лет требует повторной покраски и мелкого ремонта.

В общем, похоже на то, что человечеством в который раз найден идеальный материал, не имеющий недостатков. Кроме одного – стоимости, которая, как правило, не опускается ниже 80$ за один квадратный метр. Хотя, если сравнивать его с древесиной и учитывать все выше перечисленные преимущества, это не очень-то и дорого.

Практичное покрытие “под дерево” из древесно полимерного композита фото

Как сделать жидкое дерево своими руками: особенности технологии

Еще одно немаловажное преимущество древесно-полимерного композита заключается в том, что его достаточно просто изготовить в домашних условиях. Конечно, это получится не тот материал, который производят на заводе, но его самый простой аналог сделать своими руками вполне реально. Спросите, зачем это нужно? Ну, хотя бы для того, чтобы отремонтировать дверцу шкафчика, из которой с корнями вырвался навес. Просто так в полуразрушенную ДСП саморез не закрутить, а жидкое дерево вполне способно восстановить ее былую прочность.

Как сделать жидкое дерево своими руками фото

Изготавливается жидкое дерево своими руками достаточно просто – все что для этого потребуется, это опилки и ПВА. Да, да, с этим материалом знакомы практически все мастера, работа которых, так или иначе, связана с деревом. Опилки перебиваются в пыль с помощью обыкновенной кофемолки и смешиваются с ПВА до получения густой пасты.

Впоследствии эта паста накладывается на поврежденный участок древесины и после ее застывания (3–4 часа) зачищается наждачной бумагой. Кроме того, если необходимо этому материалу придать цвет, то в пасту добавляется краситель для . Если правильно подобрать цвет, то с помощью такой самодельной замазки с легкостью можно устранять дефекты даже в или .

Как заделать отверстие в мебели с помощью жидкого дерева

Древесно-полимерный композит, как бы ни утверждали производители, не является панацеей и полностью заменить натуральную древесину не сможет. В одних случаях его качественные характеристики, конечно, окажутся незаменимыми, но вот в других, увы, не помогут. К примеру, для изготовления этот материал годится меньше всего.