Обработка
Полимерные составы могут наполняться небольшим количеством синтетических цеолитов, таких как порошки молекулярного сита на основе металлических алюминосиликатов, для впитывания нежелательных запахов материалов.
Добавки делают это путем улавливания производящих запах органических молекул в свою высокопористую кристаллическую структуру. Абсорбенты молекулярного сита с успехом использовались в экструдированных полиолефиновых трубах, контейнерах, изготовленных литьем под давлением с раздувкой и методом экструзионной формовки, защитных упаковочных материалах, покрытиях, нанесенных экструзией и полимерных герметиках. Порошки молекулярного сита могут также включаться в пластики в качестве осушителей для удаления влаги, усиливающей запахи.
Рисунок 4: Экструдированные профили различных размеров разнообразных древесных композитов.
Готовые изделия из древесно-наполненного пластикового композита иногда производятся литьевым и прямым формованием. Такие технологии особенно полезны в случаях, когда не требуется производить непрерывные формы, или при сложной конструкции частей. У производителей иногда возникают трудности с заполнением гнезда пресс-формы древесно-наполненными пластиковыми составами. Для полного заполнения пресс-формы им приходится уменьшать содержание древесного наполнителя в целях снижения вязкости расплава. Поскольку температура 200°C является практическим верхним пределом переработки древесно-наполненных пластиковых композитов, некоторые смолы, плавящиеся при более высоких температурах, например, PET (полиэтилентерефталат), не могут использоваться в древесных композитах. Перед применением древесных наполнителей из них необходимо удалить влагу, снижающую эксплуатационные качества композитов и способствующую развитию микробов. Обычно перед началом обработки требуется проведение операции осушения, после которой содержание влаги в древесине становится менее 1-2%. В настоящее время существуют обрабатывающие станки, оснащенные загрузочными устройствами, сушильными аппаратами и пресс-формами, специально сконструированные для древесно-наполненных пластиковых композитов. Также имеется оборудование для послевулканизационной обработки, например, охлаждающие камеры, выталкиватели и режущие лезвия.
Свойства и эксплуатационные параметры
Добавленные в пластики древесные наполнители придают им жесткость, но при этом зачастую делают их более хрупкими по сравнению с незаполненными пластиками. Древесно-наполненные пластиковые композиты обладают более низкой прочностью, жесткостью и устойчивостью к ползучести, чем изделия из древесного массива тех же размеров. Однако, по сравнению с древесиной, композиты впитывают меньше влаги, что делает их более устойчивыми к гниению и обветшанию. При наличии подходящих УФ-абсорбентов пиломатериалы также становятся устойчивыми к разрушающему воздействию солнечных лучей. В Таблице 3 приводятся данные по изменению физических свойств стандартных древесных композитов при различных уровнях нагрузки наполнителями. Таблица 3: Свойства композита ПЭВП при различных концентрациях древесного наполнителя. Свойство | ASTM | Содержание древесного наполнителя | | 0 | 20% | 40% | 60% | | Индекс расплава, г/10 мин | D1238 | 20 | 2.6 | 2.3 | 1.5 | | Предел текучести при растяжении, Мпа | D638 | 26.5 | 17.1 | 17.8 | 15.5 | | Прочность при растяжении, МПа | D638 | - | 14.9 | 16.0 | 15.1 | | Модуль упругости, ГПа | D638 | - | 1.7 | 2.7 | 4.4 | | Удлинение, % | D638 | 19 | 15 | 4.9 | 1.3 | | Модуль упругости при разрыве, ГПа | D790 | 1.3 | 1.4 | 2.4 | 4.1 | | Предел прочности при изгибе, МПа | D790 | - | 30.5 | 35.1 | 29.7 | | Ударная прочность по Изоду с надрезом, Дж/м | D256 | 29.9 | 27.7 | 20.9 | 16.1 | | Теплостойкость, C | D648 | - | 45 | 53 | 62 |
Механические свойства композитов, изготовленных с применением древесных волокон, в целом, превосходят механические свойства композитов с применением древесной муки, включая повышенную прочность, удлинение и работу ударного разрушения по Изоду без надреза. Однако трудности дозирования и загрузки волокон при обработке ограничивают их применение. Хотя древесно-наполненные пластиковые композиты являются более тяжелыми и дорогостоящими, чем стандартные древесные пиломатериалы, вспенивание состава композита во время обработки может снизить вес и стоимость материалов. Однако вспенивание также снижает прочность и жесткость профильных участков. Пиломатериалы, изготовленные из древесно-наполненных пластиковых композитов, могут обрабатываться стандартными плотничными методами. Например, их можно резать циркулярной пилой или закреплять стандартными гвоздями и винтами. В состав композитов можно добавлять красители для придания им различных цветов, таким образом, готовые детали не требуют покраски. Однако композитные профили могут быть окрашены или протравлены, как обычная древесина.
Рисунок 5: Различные цвета и текстуры поверхностей древесно-наполненных пластиковых композитов.
Добавка связующих веществ улучшает совместимость частиц древесины и пластиковых смол, обеспечивая таким образом повышенную прочность и более привлекательный вид поверхности композитов. Связующие вещества приобретают особое значение при соединении полярных поверхностей древесины с неполярными материалами, такими как полиолефины. Обычные связующие вещества состоят из малеинового ангидрида, привитого к полиолефину, например, ПЭВП или полипропилен. Совершенствование эксплуатационных качеств
Древесно-наполненные композиты находят самое широкое применение в областях, не требующих особых несущих свойств. Например, композиты используются при производстве планок для садовых настилов, но не применяются для опорных конструкций таких настилов. В надежде расширить область применения древесно-пластиковых композитов производители этой продукции пытаются повысить их прочность. Одним из способов увеличения прочности является использование наполнителей из древесного волокна вместо древесной муки, по крайней мере, в случаях, где возможно решить проблемы дозирования и загрузки волокна. Замена некоторых древесных волокон стекловолокном или углеволокном может также способствовать дальнейшему повышению прочности композитов. Еще один способ повышения прочности композитов – использование относительно высокоэффективных смол, в частности, стирольных, таких как ABS и ASA. Однако такие смолы повышают стоимость готовых изделий по сравнению с изделиями, изготовленными с полиэтиленом, полипропиленом и ПВХ. Привлекательность и низкие эксплуатационные расходы древесно-наполненных композитов повышают популярность этой продукции, в частности на потребительских рынках. Производители предпринимают попытки для расширения эксплуатационных свойств композитов, чтобы использовать их в несущих и строительных конструкциях. Чтобы усилия были успешными, производителям необходимо убедить представителей строительной промышленности одобрить использование древесных композитов, а государственные организации – пересмотреть строительные нормы и правила, включив в них применение композитов.
При подготовке материала использована информация с www.omnexus.com
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка ДПКТ можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок древесно-полимерных композиционных материалов в России».
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru | 
