Жидкое дерево – достоинства и применение материала. Композитные материалы: что это такое, свойства, производство и применение

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.

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

Что такое древесно полимерный композит

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

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

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

Террасная доска из древопласта фото

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

Беседка из древесно полимерного композита фото

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

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

Доски из дерево полимерного композита фото

Преимущества и недостатки древесно-полимерного композита

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

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

Сфера применения деревопластика: террасная доска

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

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

Практичное покрытие “под дерево” из древесно полимерного композита фото

Как сделать жидкое дерево своими руками: особенности технологии

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

Как сделать жидкое дерево своими руками фото

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

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

Как заделать отверстие в мебели с помощью жидкого дерева

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

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.

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.

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.

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.

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.

История ДПК

Технология производства древесно-полимерного композита была разработана еще в 70-х годах 20 века с целью более эффективного использования большого количества древесных отходов. Тогда же в Швеции появился первый завод по производству материала. Но так как технология была несовершенной и в процессе производства сильно изнашивалось оборудование, опыт не стал успешным.

В конце 20 века технологией заинтересовались американские производители. Традиционные для частных построек террасы (настилы) ранее монтировали из древесины. Но такие конструкции требовали постоянного ухода и не отличались долговечностью. Пластик, который тоже можно было использовать для сооружения террас, в те времена стоил недешево. Поэтому материал, который наполовину состоял из древесных отходов, а наполовину – из пластика, стал настоящей находкой для всех строителей и простых домовладельцев.

В это же время древесно-полимерный композит начали активно использовать в Японии. Им обшивали балконы и террасы. А в Китае из ДПК делали даже тротуары, садово-парковые дорожки, скамейки и беседки

В настоящее время композитные материалы в буквальном смысле завоёвывают всё новые и новые сферы. Рост рынка ДПК в мире составляет 20% в год, технологии производства совершенствуются и становятся еще более экономичными и безопасными для человека и окружающей среды. А сам материал приобретает новые свойства и в определённых областях уверенно вытесняет и древесину и пластик.