История создания материала
XXI век – век композиционных материалов. Природные и даже синтетические материалы в их первоначальном виде уже не вполне удовлетворяют требованиям конструкторов, архитекторов и технологов.
Преимущество композитов заключается в том, что в нужном сочетании разных материалов проявляются их лучшие стороны, и именно в той степени, в которой это требуется в каждом конкретном случае.
Активные разработки полимерных композиционных материалов на термопластичном связующем ведутся с начала 70-х годов прошлого века.
Особое место среди этих материалов занимают древесно-полимерные композиты (ДПК) — это материалы, где древесина (матрица) смешивается с полимерами и полимеризуются для приобретения требуемых свойств.
Создателем ДПК считается итальянская компания «ICMA SanGiorgio», которая в 1974 году запатентовала полипропиленовый лист с древесным наполнением под названием Woodstok.
Уже в 90-х годах в США были созданы крупномасштабные промышленные предприятия по изготовлению изделий из древесно-полимерного композита. На данный момент производство изделий из ДПК организовано практически по всему миру, однако, неоспоримыми лидерами в производстве остаются страны Европы, Китай, Япония и США.
В 2012 году оборот ДПК на мировом рынке составил более 4 млрд долларов США. По экспертным оценкам, среднегодовой рост рынка данной продукции в странах СНГ составит около 20%. В настоящий момент, и на ближайшие 5-10 лет, это одно из самых перспективных направлений на рынке стройматериалов.
Состав ДПК материалов
По аналогии с железобетоном, древокомпоненты - это матрица материала, а современные полимеры — армирование. Термопласты, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен, полипропилен и другие полимерные связующие стали «арматурой» для всех лучших свойств древесины.
Древесно-полимерные композиционные материалы состоят из трех основных компонентов:
- частиц измельченной древесины,
- синтетических или органических термопластичных полимеров или их смеси,
- комплекса специальных химических добавок (аддитивов).
Количество древесины в композите (по весу) находится в диапазоне от 50% до 80%. Чем больше доля древесной составляющей в материале, тем больше его физико-технические свойства похожи на древесину, и чем больше в материале полимеров – тем больше он похож на пластик.
Для получения оптимальных свойств изделий из ДПК рекомендуется содержание древесной составляющей на уровне 50%-60%.
Технология производства ДПК
Изделия из ДПК изготавливаются одним из 2 методов экструзии (технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие):
- метод прямой экструзии: в экструдер подаются все необходимые компоненты и процесс измельчения и смешивания происходит уже в самом экструдере;
- метод не прямой экструзии: в экструдер подается гранулированный компаунд (специально подготовленная смесь всех компонентов).
Укрупненно процесс производства ДПК можно разделить на следующие этапы:
- Подготовка древесной составляющей (измельчается, просушивается с использованием специального оборудования).
- Смешивание с полимерами и аддитивами с соблюдением строгой дозировки.
- После этого смесь поступает в экструдер, где, проходя через экстру́зионную головку (филь́еру), подвергается воздействию давления и высоких температур, и выходит уже в виде готового профиля необходимого вида и размера.
- Далее профили нарезаются в типоразмер, проходят финишную обработку поверхности — и материал готов к использованию.
Изделия получаются идеально ровными, гладкими, с матовой однородной поверхностью без сучков, заусениц, искривлений по длине. Оборудование позволяет создавать любой рисунок фактуры дерева и шероховатую поверхность. При экструзии в состав вводят гидрофобные добавки, антипирены и антисептики, благодаря которым профили не боятся сырости, защищены от огня и гниения на всю глубину профиля.
Метод экстру́зии позволяет изготавливать различные погонажные изделия, такие, как террасную (палубную) доску, сайдинг для облицовки фасадов и стен, заборные и садовые дерево-композитные профили, которые нашли широкое применение во всем мире.
Преимущества древесно-полимерного композита перед другими материалами для наружных работ
Благодаря совмещению полезных свойств древесины и полимеров ДПК-материал обладает рядом преимуществ:
- Срок эксплуатации не менее 10 лет. В отличии от других материалов для наружных работ, в частности дерева, ДПК – самый большой срок эксплуатации на открытом воздухе, под воздействием осадков, резких перепадов температур и ультрафиолета.
- Пожаростойкость. Не горючий материал! Относится к группе «тяжеловоспламеняющиеся» материалов: не поддерживает самостоятельное горение и не является источником пламени, в отличие от древесины, которая может возгораться от случайного источника (даже сигареты). Для того, чтобы повысить огнестойкость, древесину пропитывают различными химическими составами. Однако под воздействием внешних условий, эти составы испаряются, создавая неблагоприятную окружающую среду.
- Влагостойкость. Благодаря особому составу, ДПК не подвержен разрушениям под действием пресной и морской воды. Данный материал может впитывать в себя небольшое количество влаги, не теряя при этом формы и прочности, и восстанавливать прежние свойства при высыхании без коробления.
- Стойкость к ультрафиолету. Поверхность дерева требует постоянного обновления верхнего защитного слоя и, как правило, данные покрытия (пропитки, грунтовки, морилки) предназначены в большей части защищать дерево от воздействия грибков, плесени, различных паразитов, при этом они неустойчивы к УФ лучам и уже в течение года происходит видимое изменение цвета, а если часть настила находится постоянно в тени, то замен контраст цветов. ДПК значительно более устойчив к воздействию солнечного света. Только в первый месяц после монтажа происходит равномерная стабилизация цвета до 15% от первоначального и после этого фасадный профиль долгое время не меняет свою окраску.
- Устойчивость к воздействию грибка и гнили. Для предотвращения образования плесени и гнили в состав ДПК добавляют специальные химические реагенты, препятствующие образованию живых организмов. Поэтому, в отличии от древесины, материалы из ДПК не подвержены влиянию этого негативного фактора.
- Не требуют постоянного ухода. Дерево требует ежегодного ухода - обработка и защита специальными химическими составами, а это не только денежные, временные затраты и связанные с этим неудобства, но и вредные вещества, входящие в обрабатывающие составы.
- Простота чистки. Ухаживать за ДПК фасадом очень просто. Все что нужно - это вода, щетка и тряпка.
- Не растрескивается от перепада температур и/или влажности. Террасная доска из древесно-полимерного композита «переносит» любые погодные условия, в то время как дерево очень чувствительно к перепадам температур и влажности.
- Доступная цена. Композитные материалы стоят значительно дешевле твердых пород натуральной древесины. Качественная подготовка любого дерева (термообработка, шлифовка) значительно удорожает данный вид продукции, а не обработанная древесина недолговечна и на открытом воздухе служит не более 5 лет даже при хорошем уходе. В таблице 1 приведен сравнительный анализ затрат на эксплуатируемую террасу за 3 года эксплуатации, из которого следует, что покупка ДПК это инвестиция, а не расходы.Таблица 1 – Сравнительный анализ расходов на террасу 100 м2 за 3 года эксплуатации
*Примечание: сравнивались материалы одного ценового сегмента - Простота монтажа. Монтировать и демонтировать декинг на много проще, чем любое напольное покрытие . Для этого необходимы такие же инструменты как и для работы с деревом. Террасную доску можно пилить, шлифовать и строгать
