Плюсы и минусы древесно-полимерных композитов

Обычно в производстве ДПК применяется метод экструзии – технологический процесс, при котором изделие получается путем продавливания расплава материала через формирующее отверстие. Сначала древесина измельчается и сушится, после чего все компоненты смеси дозируются и поступают в пресс.

Типичная схема прессования древесно-полимерных композитов выглядит следующим образом. Полимерные добавки, вспомогательные компоненты и древесный наполнитель смешиваются в прессе-экструдере и с помощью бокового податчика через дегазификатор поступают к режущему станку, где обрезаются по длине, а при необходимости – по ширине. Иногда композиты покрывают декоративными лаками, красками или эмалями, наносят защитные пленки или покрывают тонким слоем пластмассы.

Существует несколько технологий производства ДПК. Технологию прямой подачи сырья в экструдер чаще предлагают европейские производители оборудования. Станки, работающие по технологии раздельной грануляции сырья и последующего экстрадирования, продают европейские и азиатские компании. Существует технология производства ДПК в три стадии – сырье смешивается, затем гранулируется и экстрадируется.

Этот метод, в основном, предлагают азиатские поставщики оборудования.

Промышленное производство древесно-полимерных композитов началось в США в 1990-х гг. Рынок опалубки из ДПК достиг своего пика в 2007 г., когда мировое потребление этого продукта превысило $1,2 млрд. Начиная с 2008 г., композиты уступали свою долю древесине, поскольку древесное сырье подешевело, а полимеры, напротив, стали дороже.

К 2009 г. мировой объем производства композитов снова вырос и составил 1,5 млн т. Спрос на композиты постоянно растет, прогнозируется, что по итогам 2011 г. объем мирового рынка композитов достигнет $4 млрд.

США сохраняют лидерство по потреблению изделий из древесных композитов – на их долю приходится 70% мирового потребления. Китай является вторым по объему производителем ДПК: в страну пришли американские производители композитов, а китайские компании переняли их технологии. Еще пять лет назад в стране не существовало рынка опалубки, а сейчас Китай является одним из крупнейших мировых экспортеров этой продукции. После кризиса экспорт ДПК из Китая в США упал и страна переориентировалась на европейский рынок.

Подобно тому, как китайские импортеры спасли от разорения канадские лесопилки, спрос на ДПК в Европе позволил в 2009 г. сохранить прибыльность китайских экспортеров этой продукции. Китайская продукция устраивает потребителей в Европе и странах Ближнего Востока приемлемым качеством и ценой.

Производство композитов в Европе возникло на несколько лет позже, чем в Северной Америке (см. рис. 1).

Крупнейшими производителями композитов в регионе являются Германия (35 компаний и 28 тыс. т в 2008 г.), а также Австрия и Франция.

Австрийский эксперт в области древесно-полимерных композитов Аста Эдер отмечает, что наибольший потенциал развития этого рынка – в Скандинавии, поскольку там богаче традиции использования террасной доски и сайдинга, особенно из массивной древесины. Общий объем производства ДПК в Европе составляет 120 тыс. т, из них 57% — это опалубка, 21% – сайдинг из ДПК.

По данным исследования, проведенного Астой Эдер, большинство европейских компаний использует метод экструзии, остальные – литье.

Компании в основном приобретают древесные отходы у сторонних поставщиков, лишь 19% из них используют собственные отходы производства.

К 2014 г. рынок опалубки в США должен вырасти до 3,5 млрд погонных футов (1,07 млрд погонных метров) и $6,2 млрд, говорится в аналитическом исследовании компании Freedonia.

Ожидается, что рост рынка опалубки будет поддержан восстановлением домостроительного рынка. Это должно способствовать увеличению спроса на древесно-полимерные композиты.

По прогнозам Freedonia, европейский рынок композитов к 2014 г. достигнет 400 млн евро.

В России продается террасная доска из ДПК, сделанная немецкими компаниями Werzalit и Kleinewood, бельгийскими Twinson и Dumadeck, болгарской Darvolex, японской Einwood, латвийской Polywood, французской XylTech, австрийской NewWood. Продукция итальянской компании WoodN используется для отделки влажных помещений, канадской Millennium Decking – для уличной отделки.

Первое производство композитных материалов в России было создано в 2007 г. В настоящее время в стране существует несколько производств ДПК.

Компания «Караон» производит из композитов в Нижегородской обл. лагу (брус, служащий основанием для дощатого пола), евровагонку, заборную, террасную и половую доски. Аналогичную продукцию производит и продает «Древеснополимерный комбинат» в Кургане, «МультиПласт» в Казани, «Вечное дерево» в Санкт-Петербурге и ООО «Брат» в Александрове.

Потребительские свойства ДПК

Содержание древесины в ДПК варьируется от 50 до 80%, от этого показателя зависит внешний вид материала. Композит с высоким содержанием древесины похож на MDF, а с низким содержанием – на пластмассу. Чаще всего используется сочетание 50x50.

Из древесно-пластиковых композитов производят отделочные материалы – доски для пола, балкона или террасы, стеновые панели, кровельный материал, трубы, перила.

Композиты широко используются для производства автомобильных деталей – прокладок дверей и крыш, внутренних панелей, поскольку композитная древесина снижает вес машины и позволяет экономить топливо. Из ДПК изготавливают садовую мебель и строят морские причалы. Компания Staedtler производит из композитной древесины карандаши, существуют даже дизайнерские столовые приборы Kupilka и каблуки Eco Pump компании Gucci, сделанные из композитов.

Композиты, состоящие на 70% из древесины, схожи по характеристикам с обычными деревянными изделиями, их можно обрабатывать с помощью тех же инструментов. Композитные материалы с высоким содержанием пластмассы и специальными добавками можно склеивать и даже сваривать, как пластмассу. В подогретом виде древесно-полимерные композиты можно сгибать, подобно пластику, поэтому из них изготавливают детали сложной формы.

В отличие от изделий из натурального дерева, композиты устойчивы к механическим и химическим воздействиям. Они не гниют, благодаря структуре с порами, и не повреждаются насекомыми, не трескаются и не деформируются. Композиты легко пилить, сверлить и строгать, они хорошо держат металлический крепеж – гвозди, скобы. Благодаря этому в Индонезии из композитов строят настилы по болотам для прохождения нефтевозов от буровых установок.

Способность деформироваться позволяет композитам хорошо переносить высокие и низкие температуры, поэтому они используются при строительстве бань, уличных лавок и качелей. Террасная доска из композита подходит для отделки пола и садовых дорожек. Поверхность такой доски имеет мелкие бороздки, она не становится скользкой от дождя или снега, поэтому из нее можно делать площадки для бассейнов. Доска из композитных материалов долгое время не требует ремонта и не нуждается в тщательном уходе.

Производство древесно-полимерных композитов – один из способов утилизировать древесные отходы и получить добавленную стоимость.

Из-за содержания пластиков и добавок ДПК нельзя перерабатывать в другие материалы, однако их можно использовать при повторном производстве композитов.

Использование древесных композитов позволяет покупателям экономить на краске, потому что производители выпускают композиты многих оттенков. Композитная террасная доска обычно легко монтируется и снабжена замками, которые обеспечивают прочное сцепление и выдерживают нагрузку до 1000 кг/м2.

При равномерной ультрафиолетовой нагрузке древесно-полимерные материалы выцветают на 7%, но потом этот процесс стабилизируется, и материал долгое время не меняет цвет. Вместе с тем, древесно-пластиковые композиты больше подвержены горению, чем дерево, потому что пластики могут плавиться.

Главная конкурентная слабость ДПК в сравнении с древесиной заключается в их высокой цене (см. рис. 2, 3). По данным журнала Consumer Reports, опалубка из древесины в 1,5 раза дешевле опалубки из композитных материалов – $190– 450 за 100 квадратных футов (9,3 м2) против $300–720.

Лесопромышленники научились обрабатывать натуральную древесину паром под давлением и высокой температурой и наносить покрытия, чтобы сделать дерево похожим на композит по свойствам. В результате такой обработки древесные волокна уплотняются, материал становится жестче, уменьшается влагосодержание.

Финская компания UPM внедрила новый способ изготовления многослойных материалов, на основе которого в производство будет запущена пластичная фанера. Чтобы придать нужную форму листу такой фанеры, его нужно сначала нагреть, а потом легко согнуть до нужной конструкции. После остывания сформированная таким образом фанера становится твердой и прочной. Это стало возможным благодаря новой технологии склеивания ее слоев.

Производитель комнатной мебели Isku стал первой компанией, которая использует пластичную фанеру в своем производстве. «Возможность легкого изменения формы этой фанеры нового типа открывает перед дизайнерами комнатной мебели новые горизонты.

Высокое качество нового продукта и его формовочная способность также снижают объем производственных издержек», – заявил директор по исследованиям и разработкам компании Isku Кари Сольямо.

Однако обработка паром под давлением и высокой температурой приводит к разрушению в структуре дерева веществ, придающих ему эластичность. Волокна становятся хрупкими, при пилении могут появляться сколы и занозы. Несмотря на более низкое водопоглощение, по сравнению с обычной древесиной, при длительном контакте с водой или сырым грунтом неизбежно накапливание влаги и заплесневение. Для защиты от разрушения ультрафиолетовым излучением необходима периодическая обработка такого материала защитными составами.

Материал Fasalex на 70% сделан из древесных опилок, на 20% – из волокон кукурузы или льна и на 10% – из натуральных связующих материалов, например, казеина, получаемого из отходов мясо-молочной промышленности. Эта технология разработана и запатентована немецкой компанией Fasalex в сотрудничестве с американской Cincinnati-Milacron, австрийской Erema и Центральным сельскохозяйственным институтом Австрии. Получаемые из Fasalex профили похожи на панели из MDF, но имеют лучшие технические показатели: они дешевле, не содержат фенолформальдегидов и могут быть пустотелыми, в отличие от MDF.

Эффективное производство ДПК

Эксперты Ассоциации деревообработчиков Великобритании ожидают, что в 2011 г. рынок деревянной опалубки переживет возрождение. Клиенты по-прежнему предпочитают натуральную древесину – из экологических соображений.

Термообработанная древесина не содержит химических добавок и потому экологичнее древесно-пластиковых композитов, хотя композиты менее вредны, чем, например, ДСП. В секторе опалубки конкуренция со стороны производителей композитов пока не угрожает тропической древесине, уверены эксперты ассоциации. Доля композитов на этом рынке составляет всего 3%, хотя и растет в последние годы. В связи с высокой ценой композитов можно предположить, что в ближайшие несколько лет они не смогут потеснить традиционную древесину, несмотря на технические преимущества.

В России рынок древесно-пластиковых композитов также сдерживается консервативностью потребителей – они ценят строительные и отделочные материалы из натурального дерева. Компания «Алтайлес» изучала возможность запуска производства древесно-пластиковых композитов в Алтайском крае, однако отказалась от проекта из-за высокой себестоимости, которая влияет на цену продукции. Руководство холдинга сочло, что подобный проект содержит много рисков, а его период окупаемости – слишком большой.

Вместе с тем, спрос на эту продукцию в России значительно превышает предложение. Крупное производство ДПК могло бы снизить цену продукции и изменить предпочтения потребителей в ее сторону. Чтобы сделать цены на композитные продукты конкурентоспособными, некоторые их производители исследуют возможность увеличения доли древесины в ДПК, а немецкая компания Hamos Recycling und Separationstechnik разработала способ получения макулатурного пластика для производства ДПК из старой бытовой техники и электроники.

Политические события в Северной Африке в 2011 г. привели к росту цен на продукты нефтепереработки, в том числе термопластичные смолы – с ноября 2010 г. цены выросли более чем на 15%. Поэтому ПВХ сейчас стоит дешевле полиолефинов – полиэтилена и полпропилена, и его выгоднее использовать для производства ДПК.

По мнению специалистов научно-исследовательского центра «Древесно-полимерные композиты» при Московском государственном университете леса, производство композитных материалов может быть эффективным даже при небольшой мощности, поскольку предполагает высокую производительность труда, по сравнению с заводами ДСП и MDF. Изготовление древесно-полимерных композитов напоминает производство ДСП, но в технологическом процессе используется химическое оборудование, аналогичное тому, что применяется в пластмассовой промышленности. Благодаря этому производство ДПК компактнее и легко автоматизируется.

Рост мирового рынка опалубки открывает большие возможности использования композитов, отмечает Аста Эдер, однако этот продукт нуждается в грамотном продвижении. Чтобы увеличить свою рыночную долю, производители опалубки из ДПК должны пройти экологическую сертификацию и провести анализ всего жизненного цикла изделий. В секторе ДПК пока еще нет узнаваемых брендов, у них немного ярких, интересных областей использования, а потребители мало знают об этом продукте.