Древесно-полимерный композит¶

Древесно-полимерный композит (ДПК, также древесно-полимерный композитный материал, WPC — wood-plastic composite) — композитный материал, состоящий из полимерной матрицы (термопласта) и наполнителя растительного происхождения — древесной муки, опилок, стружки, а также иногда лузги, соломы или рисовой шелухи. Материал сочетает технологичность переработки пластмасс с внешним видом и некоторыми свойствами натурального дерева, применяется преимущественно в строительстве, отделке и производстве изделий для экстерьера.

¶Состав и строение

Типичный ДПК содержит:

• полимерную матрицу — 30–60 % массы: чаще всего поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ, в том числе вторичный) или полипропилен (ПП);
• растительный наполнитель — 40–70 %: древесная мука, опилки, реже — рисовая шелуха, солома, костра льна;
• добавки — 5–15 %: стабилизаторы (термо- и светостабилизаторы), смазки, антипирены, антисептики, красители, а также связующие агенты (малеиновый ангидрид), улучшающие совместимость гидрофильной древесины с гидрофобным полимером.

Соотношение компонентов определяет прочность, влагостойкость и внешний вид изделия. Чем выше доля полимера, тем выше влагостойкость и долговечность, но тем меньше материал похож на дерево.

¶История

Первые попытки объединить древесные отходы с полимерами относятся к началу XX века, однако промышленное значение направление получило в 1970–1980-е годы. В 1970-х в Италии начали выпускать первые экструзионные профили из ДПК, в 1980-х в США материал стал применяться для террасных досок и ограждений. В 1990-е годы рынок ДПК сформировался в Северной Америке, где материал использовался в первую очередь как замена пропитанной древесины в наружных конструкциях. В России и странах СНГ производство ДПК развивается с 2000-х годов, первоначально на базе импортного оборудования, затем — с использованием отечественных линий.

¶Технология производства

Основные методы переработки ДПК:

• экструзия — основной способ получения профилей (террасная доска, вагонка, погонаж);
• литьё под давлением — для изделий сложной формы;
• прессование — для листовых и плоских изделий.

Сырьё (древесную муку и полимер) сушат, смешивают в смесителях, затем компаунд гранулируют и подают в экструдер, где при температуре 150–200 °C формируется профиль. Далее изделие охлаждают, калибруют и подвергают поверхностной обработке — шлифовке, тиснению, нанесению текстуры под дерево.

¶Свойства

Ключевые характеристики ДПК:

Материал не требует покраски, не образует заноз, не растрескивается при перепадах температур и влажности, легко обрабатывается стандартным деревообрабатывающим инструментом — пилится, сверлится, шлифуется. К недостаткам относят более высокую, чем у древесины, цену, меньшую жёсткость, склонность к выцветанию при отсутствии качественных стабилизаторов и температурное расширение-сжатие, требующее монтажных зазоров.

¶Применение

Основные области применения:

• террасная и палубная доска, причалы, настилы;
• ограждения, заборы, перила, ограждающие конструкции;
• фасадные и стеновые панели, сайдинг;
• садовая мебель, элементы ландшафта;
• внутренняя отделка, плинтусы, подоконники;
• элементы автомобилей, мебели, упаковки.

В России ДПК чаще всего используется для террасных покрытий, заборов и фасадных систем, где важны влагостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям.

¶Классификация

Материал классифицируют:

• по типу полимера: ПВХ-ДПК, ПЭ-ДПК, ПП-ДПК;
• по типу наполнителя: древесная мука, опилки, рисовая шелуха, солома;
• по способу переработки: экструзионные, литьевые, прессованные;
• по назначению: конструкционные, отделочные, декоративные;
• по структуре: полнотелые и полые (пустотелые) профили.

Полые профили легче, лучше сохраняют форму и используются для террасных досок; полнотелые — для несущих и декоративных элементов.

¶Экологический аспект

ДПК часто позиционируется как материал, позволяющий вовлекать в оборот древесные и полимерные отходы: в производстве широко применяются вторичные полимеры и отходы деревообработки. При этом сам материал не всегда биоразлагаем, а его утилизация зависит от типа матрицы. В ряде стран действуют программы сбора и переработки изделий из ДПК.

¶Рынок и перспективы

Мировой рынок ДПК растёт, что связано с развитием малоэтажного строительства, благоустройства территорий и заменой традиционных материалов на более долговечные. Основные производители находятся в Северной Америке, Европе и Азии; в России и СНГ формируется собственное производство, ориентированное на импортозамещение. Перспективные направления — повышение доли биоразлагаемых матриц, улучшение светостойкости и разработка конструкционных марок с повышенной прочностью.

Источники: технические регламенты и стандарты по композитным материалам, отраслевые обзоры рынка полимерных композитов, публикации по технологии переработки пластмасс.