Строительство и Архитектура/4. Современные строительные материалы

Магистр Степанова Т.О.

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Исследования в области производства строительных материалов из древесно-полимерных композитов

Древесно-полимерные композиционные материалы - это материалы, основными составляющими которых являются измельченная древесина, ее отходы (в качестве армирующего наполнителя) и связующее вещество. В роли связующего вещества наиболее популярны термопластичные полимеры, а именно полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и поливинилхлорид (ПВХ). Столь широкое применение именно этих полимеров объясняется тем, что они хорошо смешивается с органическим наполнителем, а, благодаря низкой температуре плавления, такие полимеры можно использовать без риска термического разложения древесины [1]. Древесно-полимерные композиты объединяют в себе лучшие качества традиционных материалов: древесины и полимеров, и при этом лишены многих их недостатков.

Анализ сравнительных исследований показывает, что ДПК обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными строительными материалами, конкурирующими в этом сегменте рынка, а именно цельным массивом дерева и древесно-стружечными плитами (табл.1).

Таблица 1

Сравнительный анализ свойств натурального дерева, древесно-стружечных плит и древесно-полимерного композита

Показа- тель	Натуральное дерево		ДСП	ДПК на основе
	Вдоль волокна	Поперек волокна		ПЭ	ПП
Способ получения	природные		прессование	экструзия
Плотность кг/м^3	450-850 (влажность 12 %)		550-800	980-1150
Разбухание по толщине за 24 часа, %	0,1-0,3	6,0-12,0	22,0-33,0	1,0-3,0	1,0-2,0
Водопоглощение за 24 часа, %	35-60		15-30	5-11	3-8
Биостойкость	разрушаются анаэробными бактериями, грибком, термитами, жуками древоточцами			стойки к биоразрушениям
Способность к рециклингу	не перерабатываются вторично			вторичная переработка возможна

ДПК стойки к биоразрушениям, не боятся влаги, не поддаются воздействию микроорганизмов, грибов и плесени. Материал не разбухает и мало поглощает воду по сравнению с натуральной древесиной и ДСП, не поддается короблению и растрескиванию. В отличие от древесных плит, ДПК не содержат фенолформальдегидных смол и других вредных связующих. Кроме того, материал формоустойчив, долгие годы сохраняет эстетичный внешний вид.

На базе кафедры ПДМ КНИТУ смонтирована экструзионная установка, позволяющая получать высоконаполненные древесно-полимерные композиты на основе древесной муки для производства террасных досок, а также экспериментально исследовать механические свойства досок из древесно-полимерного композиционного материала.

Рис. 1 - Схема экспериментальной установки: 1 – экструдер, формирующий внутренний слой половой доски, 2 – экструдер, формирующий поверхностный слой половой доски, 3 – соэкструзионная головка

Поверхностный слой досок состоит из полипропилена, древесной муки, модификатора и целевых добавок. Внутренний слой изготавливают на основе вторичного термопластичного полимера, наполненного древесными опилками размером до 10 мм [2].

Технология изготовления половой доски заключается в следующем. Заполнитель для внутреннего слоя в виде древесных частиц высушивают до влажности 1%, затем смешивают с вторичным термопластичным полимером для внутреннего слоя и полипропиленом для поверхностного слоя и отправляют в загрузочное устройство экструдера. Вначале формируют внутренний слой, на него наслаивают поверхностный слой, который также формируют методом экструзии. Далее при совместном течении двух расплавов из экструдера происходит формирование половой доски из внутреннего и поверхностного слоев.

Разработанная технология продемонстрировала возможность сохранить положительный экономический эффект (невысокую себестоимость производства), не ухудшая физико-механических, эксплуатационных свойств нового покрытия – террасных досок или террасного настила на основе древесно-полимерного композита [3].

Наличие внутреннего слоя значительно увеличивает прочностные характеристики и уменьшает конечную стоимость изделия по сравнению с конкурирующими в этом сегменте рынка материалами. Это достигается за счет более дешевого заполнителя и связующего в виде отходов лесопиления, деревообрабатывающей промышленности и переработки вторичного термопластичного полимера, что позволяет конкурировать с декингом западных производителей.

Литература:

1. Сафин Р.Г., Зиатдинова Д.Ф., Сафина А.В., Степанова Т.О., Крайнов А.А. Современные направления переработки лесных ресурсов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. –Т. 18. №15. - С. 144-148.

2. Сафин Р.Г., Степанов В.В., Хайруллина Э.Р., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. Современные строительные материалы на основе древесных отходов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. –Т. 17. №20. - С. 123-128.

3. Сафин, Р.Г. Новые исследования и разработки в области получения древесно-композиционных материалов на основе древесных отходов / Сафин Р.Г., Степанов В.В., Исхаков Т.Д., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. –Т. 18. №6. - С. 139-142