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 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, 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

Показатель	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.

На базе кафедры ПДМ КНИТУ смонтирована экструзионная установка, позволяющая получать высоконаполненные древесно-полимерные композиты на основе древесной муки для производства террасных досок.

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. 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, 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