ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ: ВИДЫ ПРОДУКЦИИ...

Опыт использования ДПКматериалов в автомобильной промышленности насчитывает несколько десятков лет. В первую очередь их используют для отделочных элементов. Но не только. Так, например, детали из ДПКматериала более 35 лет применяются в автомобилях FIAT; крючки для сидений автомобилей Mercedes Sкласса изготавливают из ДПКматериала методом литья под давлением [13]. В мебельной промышленности ДПКматериалы начали широко применяться более 20 лет назад. Причем речь идет не только о заготовках (проДРЕВЕСНОПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ: ВИДЫ ПРОДУКЦИИ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА фили, панели, листы), но и о готовых изделиях. Еще на 1м германском конгрессе по ДПК (WPC) в 2006 г. [4] было представлено, например, кресло из ДПКматериала, изготовленное методом ротационного литья. Все более широкое распространение получает садовая мебель из ДПКматериалов, устойчивая к атмосферным воздействиям. Ее виды и варианты исполнения могут быть самыми различными (рис. 1). В Японии ДПКматериалы уже более 20 лет используются для производства садового инвентаря, цветочных ящиков, кашпо, оград, скамеек, сундуков, ширм и др. [2]. Некоторые виды изделий показаны на рис. 2. Тем не менее, основной сферой применения ДПКматериалов, как в мире, так и в РФ, остается строительство. По разным оценкам, на долю строительства (включая производство строительных материалов и изделий) приходится 6580% в совокупных объемах потребления ДПКматериалов [13, 59]. Номенклатура продукции строительного назначения из ДПКматериалов Номенклатура продукции строительного назначения, которая изготавливается из ДПКматериалов: террасная доска для настилов террас и веранд (декинг; рис. 3); отделочные панели и листы для стен и потолков; фасадные панели, сайдинг (рис. 4); фасадная доска (планкен; рис. 5); панели и профили для заборов, балконных и других ограждений (рис. 5, рис. 6); перила, поручни (рис. 6); ступени (рис. 7); – плинтус (рис. 8); панели и листы для облицовки (отделки) стен и потолков; шумоизоляционные панели; подоконники (рис. 9); оконные рамы (рис. 9); дверные рамы, царги, полотна и обрамления (рис. 10); окантовочные профили; конструкционные профили; кровельные элементы; шпунтовочные рейки; – кабельканалы; – элементы строительной опалубки; – трубы; – другая продукция. Наиболее массовой продукцией из ДПК, как в мире, так и в РФ, остается декинг. На его долю приходится, по разным оценкам и в зависимости от страны, 6580% в совокупных объемах потребления ДПКматериалов [3, 710, 24]. Преимущества и недостатки ДПКматериалов Преимущества и недостатки ДПКматериалов можно рассмотреть на примере террасной доски из ДПК. Преимущества террасной доски из ДПК: • Влагостойкость, устойчивость к соленой и хлорсодержащей воде что позволяет использовать ее на открытом воздухе, у бассейнов, на пирсах. • В отличие от натуральной древесины, не нуждается в покраске и водоотталкивающей обработке. • Устойчивость к колебаниям влажности и температур. • Морозостойкость; возможность применения даже в северных регионах страны (зависит от вида применяемого полимера и аддитивов) • Достаточно высокая механическая прочность; способность выдерживать большие статические нагрузки (только у полнотелых досок). • Стойкость к повреждению плесенью, грибками и вредителями. • Устойчивость к агрессивной воздушной среде, в т. ч. к промышленным выбросам. • Нескользкая поверхность: благодаря рифленой поверхности, доска остается нескользкой даже после дождя или мытья; кроме того, качественный ДПКматериал не впитывает влагу, поэтому зимой в периоды оттепели / заморозков на нем не появляется наледь. • Безопасность: рифленая поверхность создает легкий массажный эффект; на поверхности не образуются сколы и заусенцы, поэтому настилы из них безопасны, в т. ч. для игр детей. • Устойчивость цвета: качественная террасная доска из ДПК не выгорает на солнце и сохраняет насыщенный цвет в течение многих лет. • Простой уход: мыть террасную доску из ДПК можно с применением бытовых моющих средств (некислотных) или проточной воды. • Обеспечение дренажа (водоотвода) при укладке с зазорами. • Долговечность: при правильном монтаже и щадящей эксплуатации срок службы террасной доски из ДПК может составлять от 20 лет и много более. • Привлекательный и респектабельный внешний вид. Недостатки террасной доски из ДПК: • Наличие в составе ДПК полимеров и добавок, которые при несоблюдении технологии производства могут выделяться из материала в процессе эксплуатации. • Горючесть; высокая токсичность продуктов горения (в зависимости от связующего полимера; в первую очередь касается ПВХ). • Хрупкость при отрицательных температурах (в первую очередь, касается материалов на основе ПП и пустотелых досок; известны случаи пробития доски каблукомшпилькой). • Стоимость: декинг известных брендов может продаваться по ценам, превышающим стоимость террасной доски из высококачественной натуральной древесины. • Высокая зависимость долговечности настила из ДПК от правильности его монтажа: настил должен монтироваться только на лаги, требуется исключить контакт с землей, иначе террасная доска быстро разрушится. • Стирание рифленой или тисненой поверхности за несколько лет при интенсивной эксплуатации. Классификация Хотя нормативная база по ДПКматериалам в ряде стран разрабатывалась достаточно продолжительное время, какоголибо единого подхода к требованиям, предъявляемым к ДПКматериалам, не наблюдается. Отсутствует и признанная единая классификация этих материалов, что делает невозможным создание полноценной системы стандартов (норм). Классификация ДПКматериалов производится по нескольким классифицирующим признакам. В качестве основного классифицирующего признака обычно выступает материал полимерной матрицы. Кроме этого, ДПКматериалы классифицируют по применяемой технологии производства, по видам используемого растительного сырья (наполнителя), а также по ряду других признаков. Классификация по видам материалов полимерной матрицы ДПКматериалы, как это и следует из их названия, состоят из двух основных компонентов – древесины и пластмассы (полимерной матрицы). Аддитивы (добавки) занимают сравнительно небольшую массовую долю. Обычно доля аддитивов учитывается вместе с долей полимера. В качестве полимерного сырья при производстве ДПКматериалов преимущественно используются термопласты: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, реже – полистирол. Реактопласты при производстве ДПКматериалов используются значительно реже. Классификация по видам материалов полимерной матрицы: ДПК на основе полиэтилена (ПЭ; англ. PE), в т. ч. низкого давления (ПНД; англ. HDPE) и высокого давления (ПВД; англ. LDPE); ДПК на основе полипропилена (ПП); ДПК на основе поливинилхлорида (ПВХ; англ. PVC); ДПК на основе других полимерных материалов. Вид материала полимерной матрицы является основным классифицирующим признаком для ДПКматериалов. Классификация по применяемой технологии производства Одним из достоинств ДПКматериалов является возможность их изготовления методами, применяемыми для переработки пластмасс [1, 2, 5]. Исходя из применяемой технологии производства, ДПКматериалы подразделяют на: изготавливаемые экструзией (включая последовательную экструзию и коэкструзию); изготавливаемые экструзией с последующим каландрированием; изготавливаемые литьем под давлением; изготавливаемые прессованием; изготавливаемые ротационным формованием; изготовленные по другим технологиям (в т. ч. комбинацией технологий). Несмотря на разнообразие технологий производства ДПК, в настоящее время более 90% (по некоторым оценкам, до 95%) производимых мире ДПКматериалов изготавливается методом экструзии, обеспечивающим высокую производительность и позволяющим получать профили сложных форм поперечного сечения при сравнительно невысоких издержках. При этом, практически 100% ДПКматериалов, применяемых в строительстве, изготавливаются методом экструзии, т. е. представляют собой ДПКпрофили [8, 9, 25]. В приведенных цифрах не учитываются сходные по назначению и характеристикам материалы и изделия с содержанием полимерного связующего менее 30%, например, подоконники Werzalit (состав материала: 75% – измельченная древесина; 25% – связующее из дуропластовых смол (фенольные, карбамидные и полиэфирные смолы), относящиеся к реактопластам). Следует отметить, что среди специалистов отсутствует единая точка зрения на то, какие именно материалы следует относить к ДПК. Во многих работах и аналитических исследованиях к ДПКматериалам относятся только материалы с содержанием (массовой долей) полимеров не менее 30%. Как правило, это термопласты (см. выше). ДПКматериалы (изделия) с содержанием полимерного связующего не менее 30% изготавливаются методом экструзии или с использованием метода экструзии: экструдированные ДПКпрофили различных видов и назначения; листы из ДПК, изготавливаемые экструзией с последующим каландрированием. Классификация по видам используемого растительного сырья В составе ДПКматериалов древесина в форме волокон, муки или гранул составляет, как правило, наибольшую долю. При этом, в зависимости от вида применяемого древесного сырья, получаемые ДПКматериалы могут иметь самые разные свойствами. Классификация ДПКматериалов по видам используемого растительного сырья: а) изготавливаемые с использованием древесной муки, в т. ч. муки из лиственных или хвойных пород древесины; муки из заменителей древесины – рисовой шелухи, шелухи семян подсолнечника, бамбука, костры льна и др. б) изготавливаемые с использованием древесных волокон. Древесная мука в составе получаемого композиционного материала работает как наполнитель, а древесное волокно длиной от 0,5 до 30 мм и диаметром от 0,02 до 0,04 мм – как армирующий материал, повышающий механические характеристики готового продукта. В настоящее время ДПКматериалы изготавливают, главным образом, с использованием древесной муки (в т. ч. муки из заменителей древесины). Использование муки из мягких пород древесины способствует повышению качества экструдируемых профилей. Общее правило: чем мельче частицы муки, тем однороднее получаемый ДПКматериал. Для производства некоторых ДПКматериалов их производители используют волокна древесины хвойных пород длиной 2,53,0 мм и диаметром 0,03 мм (соотношение диаметра к длине составляет примерно 1:100). Волокна подвергаются предварительной термомеханической и/или химической обработке. Однако это значительно увеличивает производственные затраты, поэтому «волоконные» ДПКматериалы отличаются весьма высокой ценой [8, 9, 19, 2628]. Классификация по другим признакам Классификация по другим признакам приведена на примере террасной доски (декинга). 1. Полнотелые и пустотелые профили (панели). Типологически, террасные панели (декинг), ступени, фасадные панели, доски, сайдинг из ДПК, как плоские профили с шириной, на порядок величины и более превышающей толщину, относятся к группе «панели» [29]. Они могут изготавливаться: полнотелыми (сплошными, однослойными); пустотелыми (двухслойными, имеющими внутренние продольные перемычки (ребра) с воздушными полостями между ними); называются так же ячеистыми. Полнотелая террасная панель значительно превосходит пустотелую по стойкости к ударным нагрузкам и допустимым статическим нагрузкам на единицу площади, но имеет значительно более высокий вес (масса 1 п. м порядка 3,54 кг против 2,22,7 у пустотелой) и более высокую цену. В связи с этим, в РФ наибольшее распространение получили пустотелые террасные панели. Промежуточным вариантом являются так называемые «усиленные пустотелые доски» – панели с цилиндрическими продольными полостями. Они имеют более высокую стойкость к ударным нагрузкам и допустимую статическую нагрузку на единицу площади, чем пустотелых панелей. Недостаткамии являются увеличенный вес и цена – на уровне цен на полнотелые панели. Поэтому такие изделия находят ограниченное применение. Отдельную группу составляют однослойные панели с ребрами (или «доски с профилем открытого типа»), в т. ч., фасонные панели. К ней относятся сайдинг (рис. 4, снизу), так называемый «декинг открытого типа с Шобразным профилем» (рис. 3, в центре) и некоторые виды ступеней (рис. 7). 2. Рельеф и отделка поверхности. Одно из требований, предъявляемых к террасной доске (декингу), – не быть скользкой. Поэтому поверхность подвергается дополнительной обработке, включая нанесение рельефа. Декинг изготавливается: с продольным рифлением («вельвет», «микровельвет»); с тиснением под текстуру дерева («тангенциальный распил», «радиальный распил»); гладкая брашированная (обработанная металлической щеткой); гладкая необработанная или шлифованная. 3. Вид настила. В зависимости от особенностей укладки, имеются два типа декинга: бесшовная доска для сплошного настила (имеет шпунт и паз, укладывается без зазора) и «шовная» доска для укладки с зазором (при такой укладке обеспечивается водоотвод, что важно, например, для настилов у бассейнов). Классификация других видов изделий из ДПКматериалов может несколько отличаться от приведенной.