Всего несколько лет назад древесно-полимерный композит появился на российском строительном рынке и с каждым годом продолжает завоевывать популярность ввиду экономической целесообразности его использования, как для продавцов, так и для покупателя. Этот продукт по своим свойствам во многом превосходит деревянные аналоги.

Основные свойства древесно-полимерных композитов:

  • Влагоустойчивость, не отсыревает и может длительное время находится в воде
  • Всепогодный материал – используется «под открытым небом» (для строительства террас, веранд, садовых дорожек и др.)
  • Не подвержены негативному воздействию биологических вредителей: жучков, грибка и др.
  • Пожаробезопасность.

Состав «жидкого дерева»

Древесно-полимерные композиты включают в своем составе измельченную древесину, полимеры, красители, UV-стабилизаторы. В зависимости от соотношения в составе древесной составляющей и полимеров материалы из дпк могут приобретать те или иные свойства: иметь повышенную устойчивость к царапинам, выдерживать большие нагрузки, долгое время находится погруженными в воду. В составе ДПК доля древесины, как правило, от 50% до 80%, от этого показателя зависит в том числе и внешний вид изделия. Если в материале высокое содержание древесной составляющей, он похож на МДФ, если же превышает количество полимеров в составе, то ДПК больше напоминает пластмассовое изделие.

Технология производства древесно-полимерного композита

Производство изделий из ДПК происходит путем экструзии: все составляющие материала перемешиваются, а далее под воздействием высокой температуры и давления ему придается форма изделия. Связующим материалом может выступать полиэтилен, полипропилен, полихлорвинид или другой термопластичный полимер.

Изобрела ДПК и запатентовала новый строительный материал в 70-х годах итальянская компания «ICMA San Giorgio», стремясь решить проблему утилизации строительных отходов. Материал приобрел популярность только после многих лет, после усовершенствования технологии производства компанией. Инженеры добилась необходимых свойств продукта, которые завоевали сердца потребителей.

Из древесно-полимерных композитов изготавливают отделочные материалы: доски для уличных полов, террасы или балкона, фасадные панели, трубы, перила, доски для строительства ограждений, создания садовой мебели. Несмотря на то, что потребители еще мало информированы об этом продукте, спрос на ДПК в России значительно больше предложений на рынке строительных материалов.

Потребительские особенности древесно-полимерных композитов

Те композитно-древесные материалы, которые состоят преимущественно из древесины (более 70% в составе) по характеристикам очень близки к ней. Они обрабатываются так же, как обычные пиломатериалы, их можно пилить, сверлить, шлифовать.

Композитные материалы с преобладанием полимерных материалов в составе можно склеивать и даже сваривать, как пластмассу. Древесно-полимерные композиты под воздействием температуры могут принимать любые сложные формы.

Декинг из «жидкого дерева» легко монтировать. В случае необходимости террасу из ДПК досок можно разобрать и собрать снова.
Срок гарантированной эксплуатации изделий из ДПК превышает 25 лет, такой долговечностью не могут похвастаться изделия из натурального дерева.

Сфера применения ДПК:

  • В промышленности: из дпк делают пирсы, поддоны, мусорные контейнеры, детали интерьера автомобилей
  • В интерьере: перила, декоративные профили, лестницы, звукоизоляционные панели
  • В дачном и городском дизайне: как напольное уличное покрытие террас, обшивки домов, для детских площадок, отделки площади у бассейнов, изготовления заборов и элементов садово-парковой архитектуры (пергол, скамеек, беседок)

Универсальность применения данного материала только увеличивает популярность его применения.
Приобрести из древесно-полимерного композита в Москве можно, позвонив по телефону, указанному на сайте.

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?

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.

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.

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:

  1. 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.
  2. Истинная плотность древесины практически не зависит от ее породы.
  3. 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.

  1. Описание и химический состав
  2. Соотношение полимера и дерева
  3. Преимущества материала

На строительстве и при изготовлении мебели применяются новые высокотехнологичные материалы с улучшенными свойствами, по сравнению с обычными того же класса, а цена их ниже. Один из таких материалов – древесно-полимерный композит (ДПК). Сейчас он широко распространен, что связано с доступностью и невысокой ценой. Он дешевле, чем обычное дерево, но обладает такой же прочностью.

При изготовлении композита используют натуральную древесину и полимер, который не вредит здоровью человека. Обычно ДПК получают методом литья, что существенно повышает его прочность.

Композит можно использовать при укладке настила. Он применяется при установке перил на открытых террасах, в беседках, на балконах, поскольку устойчив к перепадам температур, любым осадкам, механическому воздействию. Это делает ДПК универсальным. Материал имеет красивую структуру.

ДПК распространен в США, где его активно применяют при строительстве коттеджей . Технологию производства, характеристики важно знать, если выбрали этот материал. Если знать особенности процесса изготовления жидкого дерева, то можно изготовить композит своими руками.

Описание и химический состав

Древесно-полимерный композит, который называют жидким деревом, представляет собой искусственный материал, получаемый в результате смешивания дерева и мономера. В процессе изготовления происходит экструзия, образующая полимер. Подобным способом изготавливают полимерную доску, по прочности превосходящую обычное дерево, но немного уступающую керамической плитке. Сами доски приобретают форму в процессе литья.

Производится «жидкое дерево» путем добавления к стружке связующих полимеров: полистирола, полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида. Название «жидкое дерево» ДПК получил из-за гибкости и пластичности .

«Жидкое дерево» применяют в производстве половых досок, сайдинга, труб (для водопровода, канализации), мебели.

В химический состав ДПК входят всего 3 компонента:

  1. Мелкие частицы древесины (стружка, опилки, измельченное дерево, аброформ, в дешевых моделях попадается жмых от семян подсолнечника, измельченная фанера). Количество присадки может колебаться в составе от 1/3 до 4/5 общей массы.
  2. Полимерная добавка – поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП).
  3. Специальные химические добавки, которые значительно улучшают технические свойства, внешний вид (красители, лаки). Объем этих добавок составляет 0,1–4,5% общей массы.

Соотношение полимера и дерева

Пропорции соотношения полимера и дерева могут быть разными. Подбор осуществляется с учетом того, какие технические показатели ДПК требуются.

Дерево (аброформ) к полимеру относится как 2:1. Такое соотношение придает ДПК свойства древесины – масса будет содержать больше волокон дерева. Доски из такого материала будут набухать от влаги, что существенно снижает срок эксплуатации во влажном климате. Для средней полосы и юга России оно составит 5–10 лет. ДПК получается относительно хрупким, что ограничивает его применение, однако стройматериал имеет красивую текстуру дерева и «рифленую» поверхность.

Соотношение дерева к полимеру, как 2:3, значительно ухудшает внешний вид доски ДПК, что ограничивает использование досок в декоративных целях. На ощупь доска напоминает обычный пластик, а поверхность становится более гладкой (иногда скользкой).

Если древесно-полимерный композит имеет соотношение волокон дерева (аброформ) к полимеру 1:1, доска приобретает оптимальные характеристики . Текстура получается красивой, с шероховатой поверхностью, нескользкой. Упрощается процесс литья: не требуется греть составляющие до нужной температуры. Приготовление ДПК этим способом не передает свойства дерева материалу: он не впитывает влагу, не набухает, относительно прочен в применении.

Жидкое дерево разливают в специальные формы, которые предусматривают наличие шипов и пазов для крепления досок.

Преимущества материала

ДПК устойчив к воздействию ультрафиолета: он не растрескивается, не деформируется. Он не изменяет свою структуру при низких температурах воздуха, воздействии влаги, кислот и других негативных сред.

Материал устойчив к воздействию плесени, в ДПК не заводятся насекомые, он не является приманкой для мышей, крыс и прочих грызунов. Для большей устойчивости его могут покрывать специальной полимерной пленкой.

Еще один плюс – более высокая прочность (позволяет выдерживать более 5 ц на 1 м 2). Это дает возможность размещать на досках любую тяжелую мебель.

Жидкое дерево – гибкий материал, который легко поддается обработке . Его можно распиливать, обстругивать. Это учитывается в производстве полимеров или в процессе литья.

Жидкое дерево – экологически чистый материал, поскольку используемый аброформ и полимер не выделяют ядовитых веществ и не представляют опасности для человека. ДПК не горюч и не поддерживает горение.

Возможно ли изготовить его самостоятельно?

Сделать «жидкое дерево» (аброформ) в домашних условиях можно, при этом ДПК, изготовленный своими руками, будет обладать нужными характеристиками. Заготовки подойдут для реставрационных работ (мебель), грубого полового настила для вспомогательных помещений, беседок, террас.

Чтобы изготовить жидкое дерево, надо взять древесные опилки и измельчить их при помощи домашних мельниц или кофемолок . В смесь добавляют клей ПВА (соотношение опилок и клея 70:30). Полученная смесь должна быть густой. Чтобы материал имел нужный цвет, рекомендуется добавить краску (эмаль) подходящего цвета.

Полученная масса – аналог ДПК. Материал можно наносить на поврежденные участки паркета, ламината, мебели.

Если залить пол таким материалом, то под него надо сделать опалубку, а саму смесь подготовить в нужном объеме. Затем можно приступать к заливке. Рекомендуемая толщина будущей доски – 50 мм.

Дерево, пожалуй, самый востребованный строительный и отделочный материал. Древесина универсальна в обработке, обладает высокими теплоизоляционными и эстетическими качествами, незаменима при создании необычных архитектурных построек, изысканной мебели, декорировании интерьера и оформлении приусадебных участков. Единственный недостаток дерева - восприимчивость к неблагоприятным внешним факторам и способность к гниению.

Стремясь сохранить все достоинства древесины и свести на нет все ее недостатки, производители создали инновационный строительный материал - древесно-полимерный композит. Рассмотрим, что собой представляет «поливуд», какие свойства, характеристики присущи современному материалу, и какова сфера его применения.

Основные виды древесных композиционных материалов

Древесные композиты - это материалы, полученные в результате объединения разного сырья. Основным компонентом древесного композита является дерево. Количество древесных отходов, а также вид связующего компонента определяют основные характеристики композитного материала.

Самыми распространенными древесными композитами являются:


Древесно-полимерный композит: фото основания для патио из декинг-доски

​

Остановимся более подробно на составе инновационного материала, технологии его производства и технико-эксплуатационных характеристиках.

Древесно-полимерный композит: производство и состав материала

В состав ДПК входять три основних компонента:

  1. Частицы измельченной древесины (некоторые производители для удешевления продукции добавляют частицы рисовой шелухи или жмых семечек).
  2. Термопластичный полимер (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен).
  3. Комплекс модификаторов - химических добавок (до 5% в составе материала).

Производство древесно-полимерного композита происходи по схеме.

Измельчение древесины. Дерево перерабатывается на молотковых и ножевых дробилках до получения частиц размером 0,7-1,5 мм. После дробления древесина просеивается и фракционируется.

Из наиболее мелких фракций изготавливают профиля без отделки поверхности, из средних компонентов - профиля под отделку шпоном, краской или пленкой, а грубые фракции древесины используют для создания технических профилей

Сушка древесины проводится, если влажность сырья превышает 15%.

Дозирование и смешивание компонентов . Все составляющие ДПК соединяются в нужных пропорциях и перемешиваются между собой. Чаще всего используют такие соотношения компонентов древесная мука/полимер:

  • 70/30 - в композите присутствует такое свойство древесных волокон, как влажностное расширение; ДПК считается более хрупким и имеет срок эксплуатации около 5-7 лет;
  • 50/50 - оптимальное соотношение древесины и полимера, при котором сохраняются декоративные свойства древесины и прочность полимера;
  • 40/60 - эстетические качества древесины ослабевают, материал ощущается и выглядит, как пластик.

Прессовка и форматирование изделия. Заключительный этап, при котором формируются технические свойства ДПК и материал приобретает товарный вид.

Технико-эксплуатационные характеристики древесно-полимерного композита

Свойства композита определяются количеством древесины в материале, типом используемого дерева и полимера. Отметим общие механические и физические показатели ДПК:

  1. Плотность материала. Показатель зависит от используемой базовой смолы, количества применяемых аддитивов и плотности древесных частичек. Максимальная плотность ДПК - 1,4 кг/дм3 (истинная плотность древесины).
  2. Удлинение при растяжении - 0,5-1 %;
  3. Сопротивление изгибу - 25-60 МПа;
  4. Ударная вязкость по Шарпи - 3-4 Кдж/м2.

Древесная часть ДПК придает материалу такие свойства:


Полимерные качества ДПК проявляются следующим образом:


Сравнительная характеристика дерева и ДПК

Для того чтоб более наглядно охарактеризовать древесно-полимерный композит проведем сравнительный анализ основных качественных и экономических показателей дерева и ДПК.


Область применения ДПК

Благодаря своим достоинствам, древесный композит завоевал широкую популярность в промышленной сфере, строительстве и в быту:


Более 50% древесно-полимерного композита используется как «декинг» - деревянные доски и плитки для оформления прибрежной и приусадебной архитектуры

Обзор товаров основных производителей досок из ДПК

Декинг-доски из ДПК представлены на строительном рынке многими производителями. При выборе материала лучше отдать предпочтение известным компаниям - их товар уже прошел проверку временем на качество и завоевал положительную репутацию по всему миру.

Террасная доска Bruggan (Бельгия) изготавливается из высококачественного сырья, продукция ориентирована на международный рынок. По текстильным ощущениям доска максимально приближена к древесине.

Доска Bruggan имеет следующий состав:

  • дерево - 60%;
  • полимеры - 30%;
  • добавки - 10%.

Компания выпускает пустотелую и полнотелую террасную доску, которая используется для обустройства территорий вокруг бассейнов, создания террас, летних площадок гостиниц, баров, ресторанов, постройки лестниц.

Полнотелая террасная доска Bruggan Multicolor имеет фактуру дерева на всю толщину материала, подходит для шлифовки и радиусной подрезки

Ориентировочная цена доски Bruggan 1000-1200 рублей за один профиль

Террасная доска Mirradex (Малайзия) изготовлена из волокон тропических деревьев, что повышает устойчивость материала к увлажнению. Доска не требует дополнительных обработок. Структура доски - двусторонняя - это позволяет использовать материал для создания вертикальных конструкций (заборов, ограждений).

Состав доски Mirradex:

  • древесина - 50 %;
  • полимер (полипропилен) - 40%;
  • аддитивы и различные добавки - 10%.

Террасная доска Mirradex относится к категории материалов премиум класса, но при этом имеет относительно доступную стоимость (около 750 рублей за профиль).

Террасная доска Legro (Венгрия) имеет специальный защитный слой, который повышает износоустойчивость материала. Доска Legro подходит для обустройства террас и площадок в общественных местах с повышенной проходимостью.

Преимущества доски Legro:

  • не выгорает;
  • на поверхности не остаются пятна;
  • устойчивость к повреждениям (царапинам, вмятинам);
  • двусторонняя нестираемая фактура.

Состав ДПК Legro:

  • измельченная древесина - 50%;
  • полипропилен - 45%;
  • аддитивы - 5%.

Купить древесно-полимерный композит Legro можно по цене 3500 рублей за один профиль размером 150*25*5800 мм.

«Жидкое дерево»: изготовление своими руками и использование в быту

В домашних условиях можно создать аналог древесно-полимерного композита своими руками. В результате работы получиться «жидкое дерево», которое подойдет для реставрации мебели из ДСП, ремонта паркетной доски и ламината.

Весь процесс изготовления самодельного «жидкого дерева» можно разбить на следующие этапы:

  • Древесные опилки размельчить при помощи обычной кофемолки.
  • Полученную муку соединить с клеем ПВА. Соотношение компонентов: 70% - древесина, 30% - клей. «Жидкое дерево» должно иметь густую консистенцию.

Полученная паста наносится на поврежденный участок мебели или напольного покрытия, и оставляется до полного застывания (около 4-5 часов). После этого, излишки «жидкого дерева» надо зачистить наждачной бумагой.

Для придания «жидкому дереву» нужного оттенка в смесь можно добавить краситель, предназначенный для водоэмульсионной краски

Появление древесно-полимерных композитов позволило соединить наиболее значимые преимущества дерева и пластика в одном материале. Сооружения и конструкции из ДПК удобны в монтаже, обладают отличными эксплуатационными характеристиками и имеют эстетически благородный внешний вид, присущий изделиям из натуральной древесины.