Современные материалы помогают нам создавать уют и неповторимый интерьер в доме. Строительный рынок всех времен всегда предлагал отделочные материалы из натуральной древесины. Они не только позволяют сделать дом красивым и теплым, а еще и экологичным, безопасным для здоровья. Совсем недавно выбор деревянных изделий пополнился таким материалом как древесно- полимерный композит (ДПК).

Что такое древесно-полимерный композит?

Уже из самого названия можно догадаться о природе этого материала. Он сочетает в себе древесный наполнитель и полимер, происхождение которого может быть натуральным или химическим. ДПК таким образом объединяет самые лучшие свойства и пластика и древесины. Как правило, дерево изменяется химическими добавками.

Древесно-полимерный композит довольно часто заменяют синонимами – жидкое дерево, древесно-пластиковый композит, древопласт, древотермопласт. На импортных упаковках вы встретите надпись wps, которая расшифровывается как wood plastic composite или wood polymer composite.

Непосредственно технология выпуска ДПК в промышленных количествах появилась не так уже и давно, хотя исследования и разработки в этой области проводились долгое время. За счет создания специальных добавок древесно-полимерный композит стал почти, что идеальным отделочным материалом. Он очень хорошо противостоит воздействию влаги, не требует дополнительной покраски, не поддается разрушающему действию бактерий, насекомых, хорошо переносит механические повреждения. Наряду с этими важными характеристиками стоит отметить и тот факт, что ДПК монтируется без особых усилий. И что особенно радует, так это то, что для его укладки совсем не обязательно нанимать специалистов.

Древесно-полимерный композит не боится резких перепадов температуры и стойкий к возгоранию. Свои технические характеристики и свойства ДПК сохраняет при температуре от –50°С до +80°С и даже выше. Вот поэтом такой материал отлично сгодится для изделий, которые будут размещаться в бане, сауне или же на балконе, террасе, которые лишены отопления.

Как и из чего делают ДПК?

Обычная схема производства ДПК следует таким пунктам:

Измельчение древесины;
- просушивание измельченной древесины;
- дозирование необходимых компонентов;
- смешивание всех компонентов;
- подвержение состава прессованию для создания необходимого изделия;
- окончательная обработка полученного материала (обрезка на необходимую длину или ширину).

В принципе общие черты производства схожи с изготовлением ДСП. Разница заключается в применяемом оборудовании. Для производства древесно-полимерных композитов используется оборудование в большей степени химического типа, то есть то, которое используют в пластмассовой промышленности.
По своим свойствам древесно-полимерный композит не отличается от деревянных, пластиковых материалов или керамической плитки. Этот материал собрал в себе все позитивные качества изделий из натуральной древесины, но при этом лишен многих недостатков, присущих ей (высокая степень горючести, подвержена гниению, поражению плесенью, легко поддается механическим воздействиям).

Состоит ДПК из древесной муки или же щепок, оставшихся от обработки хвойных пород деревьев, полимерного материала и аддитивов. В составе композита могут также содержаться и иные растительные волокна (лен, пенька, кенаф, сизаль, скорлупа орехов или рисовая шелуха, даже солома). В качестве полимерного компонента используют разные составляющие в виде термопластических полимеров или их смесей. Но на самом деле используются всего лишь три вида термопластичных смол. Это может быть поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен, полиэтилен. Отличаются эти составляющие не только по своей структуре, но и по количеству, в котором они добавляются. Так ПВХ добавляют ровно в таком же количестве, что и деревянной составляющей, полиэтилен берут в соотношении 70 % к 30% дерева, а полипропилена – 60 % к 40. Как видим, любое изделие из древесно-полимерного композита состоит из древесины в большей или меньшей степени. И ясное дело, чем ее процентное соотношение выше, тем материал ближе к натуральному.

Чтобы придать материалу какие-то дополнительные качества, в его состав добавляют также стекло или металл. Также в состав композита вводят и различные модифицирующие добавки – средства с антимикробным действием, антиокислители, связующие и поверхностно-активные вещества, смазочные материалы, стабилизаторы температуры, огнезащитные и противоударные средства, пигменты, светостабилизаторы. В качестве связующих полимеров используют не только первичные полимеры, но и вторичные. Это крахмалы из зерновых культур, отходы бумажного и кожевенного производства и прочие. Это позволяет создавать композиты, которые впоследствии легко утилизируются и поддаются биологическому разложению. Также могут добавляться вспенивающие компоненты, которые снижают плотность будущего композитного материала. Из состава указанных компонентов по инновационным технологиям производят гранулы сырья, из которых в дальнейшем и получают конечный продукт, то есть древесно-полимерный композит.

Изделия из древесно-полимерного композита изготавливают двумя методами – литьем и непрерывной экструзией. Технология производства допускает использование древесины низких сортов и пластмассу после вторичной переработки использованных изделий. Из этих отходов выпускают детали для мебели высокого качества и очень прочные отделочные материалы. Это позволяет поставить производство древесно-полимерного композита в разряд одних из самых рациональных и перспективных способов использования отходов от деревообрабатывающей промышленности. Что характерно для ДПК, так это его повторное участие в процессе создания того же ДПК.

Как работать с ДПК?

Это композитный материал, который в своем составе имеет древесину. По внешнему виду ДПК больше похож на МДФ или твердую ДВП. Если древесины в нем меньше, то внешне материал будет напоминать пластмассу. В монтажных работах такой материал очень хорошо применять, поскольку он легко распиливается, сверлится и обрабатывается рубанком. Иными словами инструменты для работы с ним нужны те же, что и для деревянных материалов. Особо ценным свойством изделий из древесно-полимерного композита является возможность их сгибания в прогретом состоянии как деталей из пластика. Некоторые изделия можно подвергать склеиванию или сварке, опять же, как пластмассу. В изделие из древесно-полимерного композита запросто вбиваются гвозди, вы можете покрасить поверхность из такого материала, если захотите изменить цвет. Для этого вам понадобится обычная лакокрасочная продукция. Также изделия из ДПК можно облицевать синтетической пленкой или натуральным шпоном.

Если вы хотите продлить срок службы рабочей поверхности, то лучше выбирать не натуральную террасную доску, а доску из ДПК. Но это в том случае, конечно, если у вас нет категорического желания использовать только натуральную древесину.

Спектр применения изделий из ДПК

Из древесно-полимерного композита в дальнейшем производят разные виды настенных панелей, вагонки, мебель для саун и улицы (лавочки, качели и прочее). И это далеко не предел использования материалов из ДПК. В автомобильном строительстве из них производят внутренние панели, прокладки для дверей и крыш, коробы. Полы грузовиков, спинки сидений, подъемные полки. Как строительные элементы изделия из ДПК можно узнать в кровлях, оконных и дверных профилях, настилах, штакетниках, других аксессуарах. Для потребительского применения изготавливают такие изделия, как различные садовые конструкции, садовую мебель, ограды, оборудование для детских и спортивных площадок и прочее.

Изделия из древесно-полимерного композита могут успешно заменять материалы из натуральной древесины, а также быть альтернативой использования изделий из ПВХ, конкретно – сайдинг для наружных отделочных работ, настенные панели, террасная доска.

Однако на сегодняшний день самую большую популярность завоевал декинг или террасная доска. Это доски из ДПК, которые предназначаются для покрытия пола на террасах, площадках возле бассейна, для садовых дорожек. В принципе стелить декинг можно и в жилом помещении, однако изначально он разрабатывался как материал для внешних отделочных работ, то есть способен выдерживать суровые климатические условия. Поскольку декинг хорошо противостоит воздействию влаги, то его можно применить для напольного покрытия в ванной, санузлах.

Поверхность террасной доски очень приятна для ног, а рельеф на ней не позволяет поскользнуться даже на влажной доске. Однако специальные бороздки делаются еще и для того, чтобы в значительной мере улучшить отвод воды от самой доски.

Насыщенность строительных рынков изделиями из древесно-полимерного композита позволяет оценить их во всех проявлениях. При всех своих достоинствах древесно-полимерный композит имеет один важный недостаток, который в значительной степени тормозит активность со стороны покупателей. Это высокая стоимость ДПК. Однако она в полной мере оправдывает себя производственными затратами и в какой-то мере постепенно снижается.

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.

Древесно-полимерный композит (ДПК) - состав, содержащий полимер (химического или натурального происхождения) и древесный наполнитель, модифицированный, как правило, химическими добавками. Другие используемые названия древесно-полимерных композитов: "жидкое дерево", дерево-пластиковый композит, древесно-пластиковый композит, древопласт, поливуд, древотермопласт, wpс, wood polymer composite, wood plastic composite, ЭДНП (экологически чистые древеснонаполненные пластмассы), ДНПП (древеснонаполненный полипропилен). Особенность древесно-полимерных композитов заключается в том, что готовые изделия получаются, по сути, из отходов производства и потребления: опилок, стружек, древесной муки, сельскохозяйственных отходов и различных видов отходов потребления. Активно разрабатываются технологии, позволяющие использовать в процессе производства не первичные, а вторичные полимеры.

По внешнему виду древесно-полимерный композитный профиль с высоким содержанием древесины более всего напоминает МДФ или твердую ДВП, а с малым ее количеством - пластмассу. Его можно пилить, строгать рубанком, вбивать гвозди. Он может окрашиваться в массе или подвергаться лакокрасочной отделке обычными красками и эмалями, или облицовываться синтетическими пленками или натуральным шпоном.

Рынок жидкого дерева в России находится пока в зачаточном состоянии. Однако с усилением государственного регулирования в области деревообработки и переработки отходов, материал получает дополнительный стимул для развития в России: появляется спрос на изделия, открываются первые производства. Древесно-полимерные композиционные (ДПК) материалы, в последнее время пользуются особым вниманием у инвесторов и производителей.

Древесно-Полимерный Композит - суперсовременный материал. ДПК имеет все лучшие природные свойства дерева, но лишен таких его недостатков, как подверженность гниению и плесени, горючесть, дефекты поверхности, не впитывает влагу и пр.

В состав ДПК входят древесная мука (или мелкая щепа) с фракцией 0,5-2мм, полимер и аддитивы. В качестве полимера может быть ПВХ (50/50), полиэтилен (70/30)или полипропилен (60/40).

Производство экструзионных древесно-полимерных композитов является одним из наиболее перспективных в области рационального использования отходов лесопиления, мебельного и деревообрабатывающего производств, использования низкосортной древесины, растительных целлюлозосодержащих отходов и вторичных пластмасс для переработки в высококачественные профильные детали для широкого спектра применений, включая строительство и мебель.

В настоящее время корпорация Интервесп готова предложить комплектные высокотехнологические экструзионные линии для производства древесно-полимерных композиционных материалов различной производительности, надежным и стабильным производственным процессом. В качестве готовых изделий могут быть различные профили, подоконники, столешницы, панели, дверные коробки, различные погонажные изделия и пр.

ДПК - самый современный вид древесных композитов, совмещающий в себе достоинства дерева и пластика и лишенный недостатков натуральной древесины.

Более знакомыми предшественниками этого материала являются ДСП, ДВП и МДФ, которые состоят из опилок или стружки и связующего вещества. Они обходятся дешевле натурального дерева и по отдельным показателям превосходят его по характеристикам, что определяет основное направление их использования.

Однако их трудно назвать совершенными, что послужило основанием для новых разработок. Результатом стал инновационный материал нового поколения, имеющий широкое применение.

Из чего и как делают?

Древесно-полимерный композит (ДПК) имеет в своем составе древесную муку (или отходы сельскохозяйственной переработки для удешевления продукции), термопластичный полимер и различные модификаторы (придающие готовому изделию особые свойства). Процентное соотношение первых двух компонентов зависит от производителя и класса материала.

Самый дешевый вариант содержит 30% полимера и 70% древесной муки, что делает материал гидрофильным, менее износостойким и более хрупким. При равном соотношении (50/50) удается получить материал с оптимальными свойствами.

Содержание 60% полимера и 40% муки сказывается на эстетических качествах покрытия (внешне декинг выглядит не как доска, а как пластик), но при этом придает дополнительную прочность и устойчивость к факторам внешней среды. Включение в состав химических добавок (модификаторов) не сказывается на экологичности материала, поскольку их количество не превышает 5%.

В основе процесса изготовления лежит экструзия - метод получения изделия из полимера путем продавливания его в расплавленном виде через формующее отверстие перерабатывающей машины - экструдера. Реже используется литье под давлением и прессование в пресс-формах.

Технические и эксплуатационные качества

Материалы из ДПК предназначены в первую очередь для обустройства объектов, активно подвергающихся воздействию внешней среды. При эксплуатации под открытыми солнечными лучами, с повышенной влажностью и при значительном колебании температуры композитная доска должна обладать особыми свойствами.

Представленные ниже характеристики материала определяют длительный срок службы покрытия (от 15 до 50 лет) даже в условиях экстремального климата:

• износостойкость: устойчивость к истиранию и царапинам, отсутствие заноз (даже в местах максимальной проходимости напольное покрытие сохраняет свой первоначальный вид);
• устойчивость к ультрафиолетовым лучам: не выгорает и не разрушается;
• влагостойкость: не разбухают, при высыхании профиль не меняет формы;
• устойчивость к перепадам температур в диапазоне от минус 50 до плюс 70 градусов;
• высокая прочность: не трескается от ударов, выдерживает высокие нагрузки;
• невосприимчивость к плесени и вредителям;
• отсутствие специального ухода и необходимости в дополнительном покрытии и обработках антисептиками;
• возможность восстановления материала после сильного загрязнения;
• устойчивость к агрессивным растворам (щелочи и кислоты);
• высокая огнестойкость: исключено самовоспламенение от окурка или искры, не поддерживает горение;
• удобный монтаж и демонтаж: хорошо продумано крепление, профиль можно пилить, сверлить, изгибать;
• экологически безопасен (не выделяет вредных веществ) и пригоден для повторной переработки (не загрязняет окружающую среду отходами);
• хорошая теплопроводность аналогичная дереву: если ходить по покрытию босиком, не будет ощущения холода;
• высокие эстетические качества: имеет аромат, текстуру и цвет натуральной древесины, существует много вариантов окраски и текстуры.

Исходя из представленных выше характеристик материала можно выделить основные преимущества изделий из ДПК перед натуральной древесиной:

• высокая влагостойкость позволяет использовать материал даже на берегу моря;
• долговечность и практичность;
• отсутствие ежегодных обработок и специального ухода.

Из недостатков следует отметить только высокую стоимость и риск попасть на недобросовестного производителя.

Отличительные особенности изделий из ДПК

Древесно-полимерные композиты могут отличаться не только соотношением основных компонентов, но и видом используемого сырья. В качестве наполнителя, кроме древесной муки, могут использовать жмых семечек подсолнечника, рисовую шелуху, макулатуру.

Связующим термопластичным полимером может быть поливинилхлорид, полипропилен или полиэтилен. Каждый из них придает готовому изделию несколько специфические свойства.

Доски отличаются по плотности (от 700 до 1200 кг/м 3) и по прочности конструкции (пустотелые и полнотелые). Могут быть одно-, двух- и многослойными. По способу обработки поверхности бывают шлифованные, тисненые, с печатью, с нанесением защитного полимерного слоя, покрытые лакокрасочными материалами, облицованные шпоном или синтетической пленкой и металлизированные. Также, зачастую, композитная террасная доска имеет две отличающиеся рабочие поверхности: рельефную и текстурную под дерево.

Панели большинства производителей имеют установленные размеры по ширине и длине. Однако некоторые российские производители готовы идти на встречу потребителям и предлагают продукцию по индивидуальным размерам.

Фасадная доска из ДПК

Ширина фасадной доски имеет следующие варианты: 8-12 см, 14-16 см и 18-20 см. При этом толщина панели может быть от 1,0 до 2,1 см. Длина составляет 3, 4 или 6 метров. Террасная доска отличается в первую очередь толщиной, которая меняется от 2,5 до 3-4 см.

Варианты применения ДПК

Из древесно-полимерного композита изготавливают террасную доску, половую доску, профиль для кровли и для внутренней отделки стен, фасадную доску, заменяющую и превосходящую обычный сайдинг.

Доски из ДПК успешно применяются в строительстве уличных кафе, частных саун, беседок, в оформлении загородного дома и садового участка. В городской зоне их используют для отделки балконов и лоджий. Рассмотрим основные сферы применения.

Терраса и площадка для патио

Садовые дорожки

Обшивка балконов и лоджий

Рыбацкие мостики и пирсы

Зона вокруг бассейна

Фасад частного дома и построек

Обустройство цветников и грядок

Заборы и декоративные ограждения

Нюансы монтажа древесно-полимерной доски

По заверению профессионалов монтаж композитной доски не вызывает сложностей, однако здесь есть свои нюансы, которые стоит учитывать. Не рекомендуется проводить укладку при отрицательной температуре. Если монтаж осуществляется при низких положительных температурах, то за 2-3 суток до начала работ доски должны находится на улице для адаптации. Для любого покрытия необходимо оставлять вентиляционные зазоры как между досками, так и от покрываемой поверхности.

При укладке террасной доски обязательно подготовить поверхность — залить монолитную плиту, сделать металлический каркас, либо использовать точечные опоры — тротуарные плиты или бетонные блоки, уложенные на выровненный и утрамбованный слой песка.

Крепление осуществляют на монтажные лаги, изготовленные также из ДПК, стандартное расстояние между центрами лаг — 40 см. Для исключения появления посторонних шумов под лаги нужно не забыть уложить резиновые подушки. Не допускается прямой контакт с почвой. Конструкция глухого настила должна иметь небольшой уклон для схода атмосферных осадков.

Бесшовное крепление

При сборке нужно пользоваться прилагаемой схемой и соответствующими креплениями. Выступ торцов настила после крайней лаги не должен превышать 2х см, при регулярной нагрузке больший выступ создаст условия для преждевременного разрушения конструкции. С торца декинг закрывается специальными заглушками. Запрещается пользоваться молотком для подгона досок - для этих целей подойдет киянка.

Шовное крепление клипсой

Для террасной доски существует два способа монтажа:

• шовный (крепление к лаге кляймером или клипсой; образуется шов от 5 до 10 мм; приемлем при устройстве настила на открытом воздухе без навеса; отличается простотой);
• бесшовный (доска крепится к лаге напрямую саморезом; зазор на тепловое расширение около 3 мм регулируется с помощью специального ограничителя; из-за затрудненного водостока применяется для закрытых террас и внутри помещения; отличается высокой эстетичностью).

Производители и ориентировочные цены

На форумах часто встречаются отзывы о «выгорании» досок из ДПК. На деле же речь идет об естественном явлении незначительного изменения цвета под действием ультрафиолета. Происходит это единожды через несколько дней после укладки и в дальнейшем цвет остается неизменным. Это не является показателем низкого качества и об этом предупреждают все производители.

На сегодняшний день купить «жидкое дерево» (такое называние материал получил благодаря своей высокой пластичности) можно от российских, китайских и европейских производителей. Они предлагают композиты разных составов и процентных соотношений компонентов, что неизбежно сказывается на физических и эстетических свойствах изделия.

Одними из брендов, пользующихся доверием покупателей на 2017 год, являются: Newwood (Россия), Holzdeck (Россия-Германия), Multideck (Россия), Ecodeck (Россия), Lignatek (Россия), Holzhof (Чехия), CM Decking (Швеция), Grinder (Германия), Bruggan (Бельгия), Mirradex (Малайзия), Legro (Венгрия), DeckMayer (Россия), Werzalit (Германия), Sequoia Group (Австрия-Россия-Китай).

На формирование цены готового изделия оказывают влияние многие факторы. Цены на древесно-полимерную доску начинаются от 1500-1700 руб. за 1 м 2 , при средней в районе 2300 руб. (1 погонный метр обойдется около 350 руб.).