Il legno liquido presenta molti vantaggi. Parliamo di cosa consiste, dove può essere utilizzato, cosa cercare quando si acquista questo materiale e anche come realizzarlo da soli.
Di cosa è fatto il legno liquido?
Naturalmente il vero legno non può essere liquido. Questa frase significa composito legno-polimero (WPC) - un nuovo materiale da costruzione che include i seguenti componenti:
- base di legno frantumato (segatura, trucioli, ecc.),
- parte di collegamento (polietilene, polipropilene e così via),
- additivi (additivi).
Inoltre, il legno stesso può essere contenuto nel WPC fino all’80%. Inoltre, non si tratta di materiale appena tagliato, ma di scarti della produzione di legname. Cioè, durante la produzione del WPC, nessun albero è stato effettivamente danneggiato.
La resistenza dei prodotti realizzati con legno liquido talvolta supera anche quella del legno lamellare impiallacciato. I polimeri termoplastici, infatti, fungono da legante durante il processo di fabbricazione, sinterizzando particelle di segatura e trucioli in una massa monolitica.
Ebbene, la componente più interessante di questa lega sono gli additivi. Proteggono la base in legno da funghi, muffe e umidità. Sono loro che dipingono i prodotti di un gradevole colore “legnoso”. Gli additivi consentono inoltre di schiumare il WPC, ottenendo una massa leggera ma resistente.
Per miscelare tutti i componenti, i produttori di WPC devono solo riscaldare la composizione finché non si liquefa e provoca l'effetto della copolimerizzazione. Dopodiché la massa calda viene versata nello stampo. E dopo che questa fusione si è raffreddata, durante la quale è consentito il raffreddamento forzato, otteniamo il prodotto finito: polimero di legno.
Dove posso utilizzare WPC?
Il polimero del legno ha le proprietà del naturale e materiali artificiali. Ha l'aspetto e l'odore del legno e non marcisce, non reagisce alle variazioni di temperatura né viene distrutto dalla luce ultravioletta come la plastica.
I prodotti realizzati in legno-plastica hanno trovato la loro applicazione sia nell'edilizia che nel design. Il WPC costituisce un'ottima base per la pavimentazione. Puoi persino allestire una terrazza all'aperto con assi di legno liquido. Inoltre non si deformeranno, non si spezzeranno a causa del freddo e non marciranno a causa della pioggia o della neve. Puoi anche realizzare pezzi grezzi o parti di mobili in polimero di legno. E sosterranno il carico meglio dei pannelli truciolari.
Inoltre, gli elementi decorativi esterni ed interni sono realizzati in WPC. Gli additivi non influiscono sul rispetto dell'ambiente; viene utilizzato anche il polietilene industria alimentare e il legno è, tra tutti i materiali da costruzione, la scelta più vantaggiosa per la salute umana. Pertanto, la finitura da WPC sarà più appropriata di pannelli di plastica o carta da parati in vinile. Sebbene questa opzione richiederà una buona ventilazione della stanza rifinita con legno-plastica.
Inoltre, questo materiale non brucia bene e tollera la vicinanza a mattoni o cemento. Dove l'albero comincia ad assorbire umidità e marcire, il WPC giace e fa il suo lavoro per 40-50 anni. Ecco perché la plastica del legno è un materiale di finitura molto promettente per lavori esterni.
In breve, il legno naturale ha un solo innegabile vantaggio rispetto alla sua controparte liquida: basso costo. I pannelli e i prodotti in WPC sono leggermente più costosi dei materiali in legno naturale. Tuttavia, dato che è possibile ottenere legname con durata e resistenza simili solo da specie pregiate legno, la differenza di prezzo non è così impressionante come potrebbe sembrare.
Come realizzare WPC con le tue mani
Per fare ciò è necessario fare quanto segue:- 1. Prendi segatura. Inoltre, il tipo di base qui non è importante: puoi prendere sia trucioli di pino che di quercia.
- 2. Versare la legna tritata in un macinacaffè (meglio se elettrico) e ridurla in “farina”.
- 3. Preparare un contenitore per la miscelazione. Potrebbe essere una bacinella, un secchio o un vasetto.
- 4. Versare la “farina” di legno in un contenitore e riempirlo con colla vinilica. Inoltre, se hai bisogno di un'elevata resistenza, utilizza composti da costruzione o adesivi per carpenteria basati su di essi anziché forniture per ufficio.
- 5. Sbattere il composto con un mixer fino a che liscio. Per grandi volumi può essere un mixer da costruzione.
Se la composizione risulta troppo liquida, è necessario aggiungere segatura. Se ottieni una massa molto spessa, aggiungi la colla PVA.
È vero, secondo la ricetta di cui sopra, non otterrai plastica di legno a tutti gli effetti, ma il suo analogo. Ma nella struttura e nelle qualità di base materiale fatto in casa praticamente non differirà da quello di fabbrica. Può essere utilizzato per sigillare fori, picchetti e altri difetti nel WPC reale, nonché per la fusione elementi decorativi, non sopportando il carico operativo.
Quando si sigillano i difetti con WPC fatto in casa, viene utilizzata la seguente tecnologia: un chip o un foro viene applicato sul sito danneggiato e riempito con la massa risultante, utilizzando una spatola di gomma per stuccare le fughe delle piastrelle. Dopo l'indurimento, la massa rimanente viene levigata con carta vetrata a grana fine e verniciata per abbinarla al colore della superficie.
Per versare il WPC fatto in casa in uno stampo, utilizzare una composizione liquida che assomigli alla consistenza di una soluzione concreta. Inoltre, per far uscire le bolle dalla fusione, lo stampo riempito passa attraverso un supporto vibrante. Dopo di che viene lasciato solo fino a completa asciugatura. Piccoli difetti sulla superficie della fusione possono essere riempiti con colla o levigati.
Ispezionare la tavola o altro prodotto in legno liquido. Se sulla sua superficie sono presenti punti chiari, si tratta di un prodotto di dubbia qualità, poiché un tale difetto segnala una macinazione e un impasto di scarsa qualità della farina di legno. Sotto all'aria aperta un prodotto del genere non durerà a lungo. I punti inizieranno a diventare neri, attirando marciume e umidità, dopo diversi anni di utilizzo.
Prestare attenzione alla consistenza del prodotto. Per la finitura spesso si preferisce utilizzare una superficie liscia, quasi lucida. In nessun caso si devono utilizzare tavole lisce per la pavimentazione perché sono molto pericolose. È meglio prendere una versione approssimativa, anche con l'ondulazione applicata.
Se possibile, informarsi sulla composizione della farina di legno utilizzata nella produzione del WPC. La migliore opzione– scarti di legno duro. Tali materiali bruciano male. Ma quelli resinosi conifere ridurrà la sicurezza antincendio della tua casa di più punti contemporaneamente.
Guarda il colore del prodotto. Dovrebbe essere uniforme. Macchie, aree chiare e altri difetti indicano una scarsa miscelazione dei componenti. Una tavola del genere ha un bell'aspetto e ha una resistenza inferiore anche al legno normale, per non parlare del WPC di alta qualità.
Scopri quali garanzie vengono fornite. I produttori affidabili forniscono una garanzia di 20-25 anni. Se le specifiche della tavola parlano di 4-5 anni, allora la composizione di un tale polimero di legno contiene evidenti errori di calcolo. Prova a rifiutare un simile acquisto.
Se segui questi suggerimenti, i prodotti WPC acquistati non ti deluderanno per 30-40 anni di servizio.
Direzione moderna nella realizzazione di gazebo, terrazzi, stabilimenti balneari e case di campagna puntiamo sull'utilizzo del legno naturale. Ma le caratteristiche tecniche del legno non lo consentono a lungo resistere all'umidità, ai cambiamenti di temperatura e ad altri fattori esterni.
Domanda materiale alternativoè diventato così acuto che brevi terminiÈ stato creato un analogo delle materie prime naturali, ma con caratteristiche più stabili: un composito di polimero di legno.
Composizione del composito legno-polimero
I componenti principali nella produzione dei compositi sono:
— polimeri con proprietà termoplastiche (PE, PP, PVC);
- legno frantumato quasi allo stato di farina;
- modificatori (prodotti chimici) aggiunti per migliorare la tecnica e caratteristiche prestazionali.
Presenza in scaletta prodotti chimici non supera il 5% della massa totale, il che rende l'uso del materiale assolutamente sicuro per la salute umana.
Caratteristiche tecniche del composito legno-polimero
Le proprietà del composito assomigliano a qualcosa tra legno e plastica, combinandosi solo qualità positive. Le sue proprietà facilitano l'installazione e la lavorazione e la sua resistenza ne prolunga notevolmente la durata. Le caratteristiche distintive includono:
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Ampio intervallo di temperature operative (da -40 a +70 gradi);
Elasticità (può assumere diverse forme);
Resistenza all'umidità;
Forza (500 kg per 1 mq);
Rispetto dell'ambiente;
Resistenza ai raggi ultravioletti e agli ambienti aggressivi.
Vantaggi del WPC
Mancanza di processi microbiologici;
Sicurezza antincendio;
Resistenza all'umidità, alle radiazioni ultraviolette e ad altri fattori esterni;
Ha una maggiore resistenza meccanica;
Elaborazione e installazione semplici;
Non emette sostanze tossiche;
Ampio campo di applicazione;
La linea di assortimento è presentata in una varietà di tonalità e texture tra cui scegliere.
Svantaggi del WPC
L'utilizzo di un composito richiede la predisposizione del locale con un buon sistema di ventilazione;
Non tollera una combinazione di due fattori contemporaneamente: alta temperatura e ambiente umido;
Costo elevato.
Ambito di applicazione del WPC
Composito legno-polimero utilizzato attivamente in aree diverse attività produttive. Viene utilizzato nella decorazione interna delle auto e nei trasporti acquatici, per la sistemazione di moli, ormeggi e bordi di piscine. Il materiale ha ricevuto riconoscimenti ancora maggiori nella costruzione di gazebo, piattaforme e recinzioni. Nell'edilizia privata il composito viene utilizzato per la realizzazione di stabilimenti balneari, terrazze, viali del giardino. Anche dentro condomini il legno polimerico viene utilizzato per decorare balconi, logge e bagni. Il materiale, leggero nel peso e nella lavorazione, sostituisce adeguatamente rivestimento e rivestimento. E la capacità di assumere forme diverse ti consente di implementare interessanti soluzioni progettuali durante la progettazione del disegno.
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Tipologie di prodotti compositi
Elementi decorativi di finitura (staccionate, ringhiere, cassonetti, tronchi, ecc.);
Scossaline (utilizzate per coprire la giuntura di installazione nelle aperture di finestre e porte);
Rivestimenti (materiale di rivestimento leggero);
Decking (tavola maggiore forza, utilizzato come principale elemento costruttivo).
Regole per l'installazione del composito legno-polimero
Ci sono sfumature che dovrebbero essere osservate quando si lavora con il materiale. Ciò contribuirà ad evitare spiacevoli sorprese durante il funzionamento.
La posa deve essere effettuata solo a temperature positive.
Quando si installa la terrazza, lasciare spazi di ventilazione tra le tavole e sotto la struttura.
Evitare il contatto diretto del composito con il terreno.
Prima dell'installazione, è necessario redigere uno schema di progettazione per il tempestivo completamento di quanto necessario elementi di collegamento.
Il materiale deve essere adattato alle condizioni locali prima della lavorazione. Per fare ciò, dopo aver disimballato è necessario lasciarlo preparare per 36 ore.
Se il composito viene utilizzato come pavimentazione è necessario prevedere un sistema di drenaggio dei sedimenti. Di solito la struttura è realizzata in leggera pendenza. Se la posa viene effettuata su rivestimento monolitico, nelle tavole vengono realizzate apposite scanalature per il drenaggio dell'acqua.
I materiali da costruzione moderni non dovrebbero essere solo esteticamente gradevoli, ma anche pratici, facili da usare e da mantenere e, soprattutto, economici. Molte imprese lavorano nel campo dell'invenzione di nuovi materiali, concentrando la loro ricerca principalmente su combinazioni di varie sostanze, e tra queste possiamo evidenziare un nuovo prodotto così promettente come composito legno-polimero (WPC).
Viene spesso chiamato KDP albero liquido , O legnoplastica , e chi ama ostentare la propria conoscenza dell'inglese lo chiama polywood . Da questi nomi è chiaro che si tratta di una combinazione di plastica e legno allo stato fuso, seguita dalla solidificazione del prodotto finale. Il legno liquido è un'alternativa al legno varietà costose, e, inoltre, ha caratteristiche prestazionali significativamente migliorate rispetto a qualsiasi legno o plastica. Alla luce moda moderna SU materiali ambientali composito legno-polimero- si tratta del necessario miglioramento dei materiali utilizzati per rivestimenti, rivestimenti per pavimenti, produzione di pannelli e "tavole" e molte altre costruzioni e materiali di finitura. Il massimo ampia applicazione il composito legno-polimero ha ricevuto nel campo della produzione tavole per terrazze (decking).
L'opzione più popolare per l'utilizzo del WPC è il decking o il decking
Proprietà e caratteristiche del composito legno-polimero
Il WPC è costituito principalmente da fibre di legno, il cui ruolo è svolto con successo dagli scarti dell'industria della lavorazione del legno e dalla plastica come substrato legante. Di conseguenza, il materiale risultante combina tutto proprietà benefiche polimeri moderni e legno naturale.
Le qualità legnose del legno liquido si manifestano in:
- autentico disegno in legno, consistenza e colore;
- conduttività termica simile;
- aroma caratteristico;
- sicurezza per ambiente e per il consumatore.
La parte polimerica del WPC gli conferisce proprietà come:
- elevata resistenza all'umidità, motivo per cui dovresti dimenticare il problema del rigonfiamento delle tavole;
- robustezza e resistenza all'usura, grazie alle quali i prodotti WPC non temono carichi, urti e abrasioni costanti. Scarpe, artigli di animali e oggetti che cadono non lasciano segni visibili sulla superficie. Inoltre, anche se inumidito, il listello per decking in WPC non scivola, cosa molto importante se utilizzato a pavimento, come gradini e, ovviamente, terrazze, verande, aree aperte e persino (parquet da giardino);
- resistenza al calore e capacità di resistere a condizioni meteorologiche estreme;
- non commestibile per insetti, funghi e batteri putrefattivi;
- facilità di lavorazione e installazione (esempio di costruzione di una terrazza in WPC);
Di conseguenza albero liquido a differenza di tutti i materiali da costruzione conosciuti, allo stesso tempo:
- Affidabile, durevole e bello;
- Non richiede alcuna manutenzione se non la spolveratura. Levigatura, verniciatura, verniciatura e altre manipolazioni sono i capricci del legno semplicemente non ne hanno bisogno;
- Economico. Confronta WPC con legno naturale il costo semplicemente non ha senso e la plastica diventa più costosa nel tempo perché richiede frequenti riparazioni e sostituzioni. Cioè, un composito legno-polimero, che può facilmente servirti per un quarto di secolo, sopravviverà a diversi cambiamenti di plastica e legno, motivo per cui il suo costo complessivo diminuisce più volte.
La varietà di prodotti WPC è davvero illimitata
Ambito di applicazione del composito legno-polimero
Tali indubbi vantaggi hanno portato all'utilizzo del WPC nel campo della costruzione e anche della decorazione interna di automobili e yacht e, grazie alla sua eccellente resistenza all'acqua, viene utilizzato per la costruzione di strutture che sono spesso a contatto con l'acqua o sono costantemente in esso si trovano: i bordi delle piscine, i moli e gli ormeggi, i piccoli ponti, alcune parti della costruzione navale e persino i pali marini (!).
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Il parquet da giardino in WPC è ideale per pavimentare aree esterne e terrazze, nonché vialetti del giardino |
I rivestimenti o rivestimenti moderni in WPC hanno sostituito con successo i rivestimenti in vinile, metallo e cemento |
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Aiuole e aiuole in WPC stanno diventando sempre più popolari grazie alla loro durata e facilità di installazione. |
Recinzioni e recinzioni in WPC non differiscono nell'aspetto da quelle in legno, ma non richiedono un trattamento regolare e la sostituzione delle assi marce |
Nella costruzione di abitazioni private, il composito legno-polimero diventa il materiale numero 1 per l'installazione di vari rivestimenti per pavimenti, garage, piste da ballo, verande, terrazze e recinzioni. Oltre a tutto, il legno liquido realizza eccellenti strutture da giardino: gazebo, terrazze, vialetti, recinzioni, cancelli - e tutto grazie alla sua resistenza a un'ampia gamma di temperature e alle radiazioni ultraviolette luce solare e l'influenza degli organismi viventi. E che tipo di rivestimento di facciata è possibile realizzare con il WPC!
Il composito legno-polimero leggero, resistente al calore e all'umidità, facile da installare e, inoltre, ecologico diventa un eccellente sostituto di eurolining e. Realizza ottimi anche davanzali e piani di tavoli, mobili e porte di qualsiasi tipo (sia d'ingresso che).
Il più comune al mondo Materiale da costruzione WPC - decking, chiamato anche tavola da terrazza. Creano dal decking rivestimenti per pavimenti negli interni, anche in ambienti dove l'umidità è spesso elevata: stabilimento balneare, sauna, bagno. Tutte le qualità positive del WPC funzionano quando vengono utilizzate rifiniture esterne strutture: i già citati balconi, terrazzi, coperture sfruttabili, verande, moli, moli e ponti di navi.
Il tavolato per terrazza è un prodotto tradizionalmente profilato con configurazioni variabili. I produttori consigliano inoltre di utilizzare un profilo per pavimentazione cavo o solido diversi tipi carico previsto sul rivestimento.
Molto comune è anche un prodotto WPC chiamato parquet da giardino. Esternamente si presenta come un rivestimento piastrellato con segmenti di circa 30 x 30 cm. Ma il parquet stesso è costituito da un substrato di plastica, al quale sono fissate assi di composito legno-polimero. Supporti speciali i sottofondi rendono facile e semplice la posa e il rimontaggio della pavimentazione, rendendola adatta all'utilizzo in edifici stagionali, parchi gioco o aree suburbane private.
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Le piastrelle in WPC - parquet da giardino - hanno due strati: substrato di base e parte anteriore |
Il vialetto del giardino è pavimentato con piastrelle WPC - parquet da giardino |
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Parquet da giardino in WPC ottima soluzione per veranda aperta |
Le piastrelle per parquet da giardino in WPC sono un'ottima opzione per un'area aperta nel bosco |
Da dove viene questo straordinario materiale?
In Italia è stato creato un composito legno-polimero (WPC). Già nel 1974 l'azienda ICMA San Giorgio ricevette un brevetto per la paternità di questo materiale da costruzione per il quale è stato creato marchio Stock di legno. Ora puoi vedere chiaramente tutti i prerequisiti per un'idea del genere: dopotutto, l'azienda era precedentemente impegnata sia nella tradizionale lavorazione del legno che nella produzione di prodotti in plastica polimerica. Il costoso smaltimento dei rifiuti di entrambe le industrie è diventato un problema che è stato risolto economicamente combinando entrambe le direzioni. Ma poi il nuovo materiale da costruzione non era solo una novità, ma era al limite della fantascienza, quindi doveva guadagnarsi la fiducia dei consumatori per molto tempo.
La tecnologia di produzione del WPC richiede un'attenta aderenza al processo tecnologico e materie prime di alta qualità. I processi di perfezionamento e miglioramento della tecnologia di produzione, e poi del materiale stesso, si trascinarono fino agli anni Ottanta. E il legno liquido ha ricevuto il riconoscimento dei consumatori non in Italia, ma nelle più grandi fabbriche automobilistiche del mondo. Ora quasi tutti si occupano di WPC, ma potrebbero anche non esserne consapevoli, perché la maggior parte degli interni delle auto ne sono fatti: un composito di polimero di legno.
Composito legno-polimero: produzione in produzione
Composizione e produzione del composito legno-polimero
Se consideriamo la composizione del WPC in modo più dettagliato, i suoi cambiamenti possono essere rintracciati dall'inizio della produzione ad oggi, e ora è approssimativamente come segue: il riempitivo di legno frantumato, che conferisce il volume principale al prodotto, è legato con un polimero di uno dei tre tipi. Lo scopo del prodotto finito determina la scelta: polipropilene, cloruro di polivinile (PVC) o polietilene classico. La plastica e il riempitivo vengono incollati e trasformati in un unico monolite.
Gli additivi vengono utilizzati attivamente nella produzione di legno liquido: vari additivi necessari per conferire al composito le proprietà prestazionali desiderate. Il loro ruolo nel legno liquido è svolto dai prodotti dell'industria chimica:
- coloranti per aggiungere colore;
- modificatori per migliorare la resistenza e la durezza;
- lubrificanti per una migliore resistenza all'umidità e una rapida estrusione;
- agenti schiumogeni per rendere la superficie leggera e liscia;
- biocidi per la massima resistenza ai fattori biologici.
Svantaggi del composito legno-polimero
Gli svantaggi dei materiali compositi in legno-polimero includono la scarsa tolleranza all'esposizione costante e simultanea a combinazioni dei due influenze negative — elevata umidità e alte temperature, che portano ad una rapida usura del rivestimento in WPC.
Comparsa di muffe dovuta ad un'insufficiente ventilazione del locale, che può essere combattuta solo con additivi specifici e costosi. Il suo costo rispetto a albero del bilancio rimane ancora un grave inconveniente.
Il concorrente naturale più vicino al WPC può essere il larice o il più raro albero bankirai (Bangkirai), che a volte costa anche la metà, ma ha proprietà quasi identiche. La differenza appare solo nei luoghi in cui l'uso di un materiale è impossibile e viene sostituito da un altro.
Caratteristiche tecniche e funzionali del materiale composito legno-polimero (WPC) e larice
Larch funzionerà molto meglio in un bagno o in una sauna ( alte temperature combinato con l'umidità - ricordate?), ma il composito legno-polimero durerà molto più a lungo all'aria aperta, poiché i materiali da costruzione in legno all'aria necessitano sempre di regolari lavorazioni aggiuntive e sostituzioni.
| Spese copertura terrazzo | Larice varietà Extra, strofinare | Tavola da terrazza, strofinare |
|---|---|---|
| Prezzo al mq. | 1800 | 2000 |
| 200 | Log 600 + clip di montaggio 300 | |
| 50 | 0 | |
| 50 | 0 | |
| Impregnazione | 200 | 0 |
| 100 | 0 | |
| 400 | 400 (puoi farlo da solo) | |
| Costo iniziale dei materiali e del lavoro | 2800 | 3300 |
Spese per il 3° anno |
||
| Antisettico, protezione contro i funghi (Russia), 1 mq. | 50 | 0 |
| Trattamento antisettico, 1 mq. | 50 | 0 |
| Impregnazione | 200 | 0 |
| Applicazione dell'impregnante (1 strato), 1 mq. | 50 | 0 |
| Costo del lavoro | 350 | 0 |
Spese per il 5° anno (sostituzione del rivestimento per danneggiamento da condizioni meteorologiche e altri fattori naturali) |
||
| Prezzo al mq. | 1800 | 0 |
| Tronchi + morsetto di fissaggio (per 1 mq) | 200 | 0 |
| Antisettico, protezione contro i funghi (Russia), 1 mq. | 50 | 0 |
| Trattamento antisettico, 1 mq. | 50 | 0 |
| Impregnazione | 200 | 0 |
| Applicazione dell'impregnazione (2 strati), 1 mq. | 100 | 0 |
| Installazione copertura terrazzo, 1 mq. | 400 | 0 |
| Costo dei materiali e della manodopera durante l'installazione e la manutenzione per 5 anni di funzionamento | 2800 | 0 |
| In soli 5 anni | 5950 rub./mq | 3300 rub./mq |
Storia del KDP
La tecnologia per la produzione di compositi legno-polimeri è stata sviluppata negli anni '70 del XX secolo con l'obiettivo di utilizzo efficace grande quantità scarti di legno. Allo stesso tempo, in Svezia apparve il primo impianto per la produzione di materiale. Ma poiché la tecnologia era imperfetta e le attrezzature si usuravano notevolmente durante il processo di produzione, l’esperienza non ebbe successo.
Alla fine del XX secolo i produttori americani si interessarono a questa tecnologia. Le terrazze tradizionali (decking) per gli edifici privati venivano precedentemente assemblate in legno. Ma tali strutture richiedevano una manutenzione costante e non erano durevoli. A quei tempi la plastica, che poteva essere utilizzata anche per costruire terrazze, non era economica. Pertanto, il materiale, costituito per metà da scarti di legno e per metà da plastica, è diventato una vera scoperta per tutti i costruttori e i normali proprietari di case.
Allo stesso tempo, i compositi legno-polimero iniziarono ad essere utilizzati attivamente in Giappone. Rivestivano balconi e terrazze. E in Cina anche marciapiedi, vialetti, panchine e gazebo sono stati realizzati in WPC
Attualmente i materiali compositi stanno letteralmente conquistando sempre più nuovi ambiti. La crescita del mercato del WPC nel mondo è del 20% annuo, le tecnologie di produzione vengono migliorate e diventano ancora più economiche e sicure per l'uomo e l'ambiente. E il materiale stesso acquisisce nuove proprietà e in alcune aree sostituisce con sicurezza sia il legno che la plastica.
Legno-polimero materiali compositi(WPC) destinati alla lavorazione mediante estrusione sono costituiti da tre componenti principali:
- particelle di legno frantumate
- polimeri termoplastici sintetici o organici o loro miscele,
- un complesso di additivi chimici speciali (modificanti) che migliorano le proprietà tecnologiche e di altro tipo della composizione e del prodotto risultante, spesso chiamati anche additivi.
I materiali compositi si differenziano dalle tradizionali plastiche riempite di legno (WFP) per l'elevato contenuto di legno (oltre il 50%) in peso nella composizione complessiva e per la corrispondente influenza sulle proprietà prodotto finito. Nel DNP non è presente molto riempitivo per legno e le proprietà di tale plastica sono determinate principalmente dalle proprietà del polimero. E quando c'è più legno, le proprietà del composito sono già determinate:
- proprietà della matrice,
- proprietà delle particelle di legno,
- la natura dei legami tra le particelle di legno e la matrice,
- la struttura del composito risultante.
Le figure seguenti mostrano tre strutture schematiche del materiale riempito:
Plastica a basso riempimento, composito a medio riempimento e composito ad alto riempimento.
Il contenuto di legno in un composito di legno-polimero a base di resine termoplastiche può variare entro ampi limiti. La maggior parte dei produttori americani lavora ancora con composizioni contenenti il 50-70% di legno. Gli sviluppatori europei delle tecnologie di estrusione DPCT si sforzano di ottenere composizioni contenenti un contenuto di legno più elevato, fino all'80% o più.
Il legno viene frantumato in appositi impianti molitori di varia tipologia e trasformato in farina di legno o fibra di legno. Attualmente, la farina di legno è ampiamente utilizzata per la produzione di WPC. La produzione di farina di legno è stata a lungo dominata dall'industria domestica. Viene utilizzato come riempitivo per materie plastiche, materie prime per esplosivi, per l'industria microbiologica, ecc.). Oltre al legno appositamente frantumato, la composizione del DPKT può includere piccola segatura e polvere di macinazione.
Promettente è l'uso di DPKT e fibre di legno del tipo utilizzato nella produzione di pannelli di fibra, MDF e carta. Le fibre di legno sono ottenute per sfibratura, cioè dividere il legno in fibre. In alcuni casi viene utilizzata fibra già pronta da cartone e rifiuti di carta (carta straccia). Ad esempio, un'azienda cinese ha esperienza nel riciclaggio industriale nella produzione di cartoni per il latte in carta DPCT contenenti contemporaneamente polietilene, carta e persino fogli di alluminio.
Fig.1. Pellet di combustibile Gli specialisti finlandesi hanno testato la possibilità di utilizzare pellet di legno standard come materia prima per la produzione di un composto (su un estrusore di tipo Conex).
I granuli sono più facili da trasportare e conservare rispetto alla farina
Aspetto dei pellet di combustibile, vedere Fig. 1.
Farina di legno (Farina di legno inglese, farina di legno, holzmehl tedesco)- realizzati principalmente con specie legnose tenere e non resinose, come il pino. Non è affatto escluso l'uso di alberi decidui duri, ma sono un po' più difficili da macinare. Nel nostro paese, la farina viene prodotta secondo GOST 16361-87 "Farina di legno. Condizioni tecniche".
All'estero, la farina di legno viene prodotta con successo per l'uso in WPC termoplastici dai gusci dei chicchi vegetali (bucce di riso, gusci di noci). L'impresa americana Heartland BioComposites LLC ha recentemente imparato l'uso della paglia di grano come materia prima.
Nella maggior parte dei casi, la dimensione delle particelle di legno nel composito è compresa tra 500 e 50 micron. Le particelle di farina di legno possono assumere un'ampia varietà di forme. Il rapporto tra la lunghezza delle particelle di farina e la loro larghezza varia da 1:1 a 4:1.
Negli impianti molitori, durante la macinazione, la separazione della frazione farinosa desiderata viene effettuata mediante un sistema di setacci o metodi centrifughi. All'estero è consuetudine designare la frazione di farina utilizzando il numero Mesh. Secondo lo standard russo, la farina di legno è divisa in diversi gradi.
Fibra di legno (fibra di legno) la lunghezza dipende dal tipo di legno: per specie decidue 1 - 1,5 mm, per specie conifere 3 - 3,5 mm. Il rapporto tra lunghezza e spessore della fibra di legno va da 1:10 a 1:20.
Il legno viene tradizionalmente utilizzato nella lavorazione dei metalli come materiale per la levigatura e la lucidatura, poiché ha notevoli proprietà abrasive. Queste proprietà sono conservate anche nella farina di legno. Tuttavia, l'abrasività del legno è inferiore a quella della fibra di vetro e di alcuni altri riempitivi minerali utilizzati nella produzione di plastiche e compositi caricati. Pertanto, è considerato un riempitivo relativamente “morbido”.
Il tasso di usura abrasiva dell'attrezzatura è proporzionale alla pressione nel cilindro dell'estrusore (e nella filiera), alla temperatura e alla velocità di movimento della miscela di lavoro rispetto alla superficie delle parti di lavoro e dipende naturalmente dalla composizione della miscela di lavoro ( il rapporto tra la quantità di farina e resina, il tipo di resina, i tipi e le quantità di lubrificanti e altri fattori). A seconda della durata, i cilindri funzionanti e le viti dell'estrusore possono essere utilizzati per 1-2 anni prima della sostituzione o riparazione.
La densità apparente della farina e della fibra di legno può variare tra 100 e 300 kg/m3. Si consiglia di avere un contenuto di umidità della farina nella fornitura non superiore all'8%. Nel composito finito, il contenuto di umidità delle particelle di legno dovrebbe, di norma, essere inferiore all'1%. Minore è l'umidità nella struttura del materiale, più resistente è alle influenze esterne.
Esistono opinioni diverse e talvolta contrastanti riguardo all'utilizzo di diverse tipologie di legno e granulometrie.
Notiamo l'ovvio:
- studi hanno esaminato l'influenza delle dimensioni delle particelle su proprietà meccaniche compositi, ma non è molto grande;
- particelle troppo piccole (polvere) e troppo grandi compromettono la resistenza del composito, ma questo non è sempre fondamentale per il prodotto finito;
- le particelle di grandi dimensioni riducono la produttività delle attrezzature preparatorie a causa della loro bassa densità apparente;
- con una densità composita prossima a 1,4 g/cc, cioè per la densità reale del legno, il tipo di legno non è più di fondamentale importanza.
Il composito realizzato con particelle più grandi avrà una superficie più granulosa simile al pannello truciolare e potrebbe richiedere levigatura, rivestimento più spesso e/o finitura superficiale. Ad esempio, dall'esperienza dell'industria del mobile, la granulosità dei profili realizzati mediante fresatura di truciolare non può sempre essere nascosta quando si affrontano costose pellicole decorative a base di carta impregnata di resina con un peso totale fino a 130 g per 1 metro quadrato. E per i profili di rivestimento in MDF, che hanno una struttura fine e uniforme, è possibile utilizzare con successo pellicole decorative più economiche con un peso inferiore a 80 g per 1 mq. Inoltre, le particelle di legno di grandi dimensioni, in particolare quelle situate vicino alla superficie del prodotto, sono più suscettibili all'umidità e ai danni sotto l'influenza di fattori ambientali avversi.
Le particelle di polvere molto piccole (meno di 50 micron) hanno un'ampia area superficiale specifica e pertanto richiedono l'uso di più resina per formare una matrice polimerica completa.
Nota. Attualmente sono in corso ricerche sull'uso della microcellulosa nei materiali compositi. Ma molto probabilmente si tratterà di una classe diversa di materiali, la cosiddetta. nanocompositi.
La trasformazione finale della miscela di lavorazione in materiale composito avviene gradualmente nelle zone dell'estrusore e nella filiera. Il polimero deve coprire l'intera superficie delle particelle di legno, penetrare nei suoi pori e garantire così una stretta interazione molecolare tra legno e polimero. Ciò distingue in modo significativo il processo di estrusione del WPC dal processo di estrusione plastica ordinaria, Perché il legno è scarsamente bagnato dal polimero fuso. È difficile intensificare il processo di bagnatura aumentando la temperatura nell'estrusore a causa del pericolo di distruzione termica del legno, del polimero e della combustione della miscela (a temperature superiori a 200 gradi C).
Pertanto, dal punto di vista della qualità del prodotto ottenuto e della produttività del processo, del livello tecnologico delle attrezzature utilizzate e della composizione della formulazione della miscela (qualità della resina base, tipologia e quantità di additivi - modificanti) introdotti nella formulazione sono molto importanti.
Note:
1. Le proprietà tecnologiche e fisico-meccaniche simili ai compositi legno-polimero sono materiali compositi ottenuti sulla base di altre fibre vegetali, ad esempio: canapa (Hemp), lino (Flax), sisal (Sisal), kenaf (Kenaf), ecc. piante fibrose.
Le fibre vegetali possono essere introdotte nella composizione del WPC e contemporaneamente alle fibre di legno. Applicazione di fibre non legnose origine vegetale Attualmente viene sviluppato attivamente nei paesi del sud-est asiatico, in particolare in Cina. Per maggiori informazioni sulle fibre consultare l'applicazione speciale e la libreria Biocompositi.
2. Nonostante l'apparente semplicità dell'idea di produrre WPC, la struttura stessa del materiale composito legno-polimero ha una struttura molto complessa. Non meno difficili da descrivere sono gli aspetti chimici, fisici e processi meccanici tecnologie per la produzione di WPC estrusi. Queste difficoltà sono determinate dalla complessità ed eterogeneità del legno stesso.
Con maggiore o minore successo, qualsiasi polimero termoplastico può essere utilizzato nella produzione del WPC, ma in pratica oggi vengono utilizzati principalmente quattro tipi di resine termoplastiche: polietilene (PE), polipropilene (PP), cloruro di polivinile (PVC) e, in misura minore quantità, polistirolo (PS). Il diagramma (Fig. 4.2.) mostra i rapporti esistenti tra l'uso di varie resine e riempitivi e le previsioni per i prossimi anni.
Fig.2. Stato e previsione dell'applicabilità delle resine base e dei riempitivi nella produzione di compositi
Pertanto, al primo posto in termini di applicabilità c'è il polietilene (alta e bassa densità), seguito da PVC e polipropilene. Tuttavia, in Europa il polipropilene è considerato il più promettente. In particolare, l'azienda tedesca Advanced Extruder Technologies AG (produttrice di attrezzature per l'estrusione del WPC) indica i seguenti rapporti ottimali per il riempimento del composito con legno per vari tipi resine di base:
- a base di PVC - 60%
- a base di polietilene - 70%
- a base di polipropilene - 80% o più.
Si prevede una crescita significativa per tutti i tipi di compositi, ma dal 2003 l'uso di altre fibre vegetali (non legnose) come base del composito è aumentato in modo particolarmente rapido.
Oltre alle resine prodotte in fabbrica, fornite sotto forma di sospensione o granuli, nella produzione del WPC diverse aziende americane utilizzano rifiuti plastici industriali e domestici (pellicole da imballaggio, bottiglie, ecc.), che vengono lavati, asciugati e frantumati.
Sono inoltre in corso esperimenti sull'uso di altri materiali termoplastici industriali nel WPC termoplastico: plastica ABS, poliammidi (nylon, nylon), policarbonati, polietilene tereftalato, ecc. in forme primarie e rifiuti.
Nella tabella sono riportati i rapporti approssimativi dei prezzi mondiali delle materie prime (in sterline inglesi per tonnellata, marzo 2003) utilizzate nella produzione di WPC. 4.1
Questa tabella illustra bene l'essenza economica dell'interesse per i problemi della produzione di compositi legno-polimeri e le tendenze oggettive nello sviluppo e nel miglioramento della loro tecnologia di produzione. Va tenuto presente che i prezzi attuali delle resine di base sul mercato mondiale dipendono fortemente dai prezzi del petrolio e sono soggetti a fluttuazioni significative.
Nella produzione di compositi legno-polimeri vengono utilizzati i seguenti tipi di additivi - modificatori: agenti leganti, lubrificanti, additivi antimicrobici, antiossidanti, agenti schiumogeni, pigmenti, agenti ignifughi, modificatori antiurto, stabilizzanti alla luce, stabilizzatori di temperatura, ecc.
Questi additivi vengono utilizzati nell'estrusione e nella colata dei tradizionali profili in plastica riempiti e non riempiti e per circa gli stessi scopi, ma il loro rapporto in combinazione con il legno cambia leggermente. Ciò vale soprattutto per i leganti, lubrificanti e, se necessario, a modificatori antiurto. Gli integratori vengono forniti singolarmente o sotto forma di complessi (come i multivitaminici, tutto in un granulo).
Il legno, a differenza delle cariche minerali per plastica, non ha un'adesione molto elevata alle resine di base, soprattutto a quelle poliolefiniche. Questo può essere spiegato molto bene forma complessa superfici delle sue particelle, complicando il processo di bagnatura con polimero fuso, così come il suo composizione chimica. Questa circostanza pone maggiori esigenze nella scelta degli additivi e nella progettazione dell'estrusore. Le fotografie sottostanti mostrano 2 campioni di una miscela di legno-polimero (microscopio elettronico, ingrandimento 200x, rapporto 60% polipropilene, 40% farina di legno).
La foto a sinistra mostra chiaramente numerosi vuoti non riempiti con polimero. Nel campione di destra la struttura del materiale è solida. Questo è ciò che rende il materiale un composito, in cui funzionano sia la matrice polimerica che il legno. Il miglioramento della struttura è assicurato dall'inclusione di uno speciale legante nel materiale, che garantisce un buon collegamento tra le particelle di legno e la resina.
I difetti schematicamente caratteristici della struttura composita sono mostrati nelle due figure seguenti.
Nel diagramma a sinistra, i singoli vuoti non riempiti con la resina sono evidenziati in blu. Nello schema di destra si evidenzia la formazione di agglomerati formati da più particelle di legno non incollate tra loro. La presenza di tali difetti, soprattutto sulla superficie dei prodotti, porta ad una diminuzione della resistenza e della durabilità del materiale.
Formulazioni specifiche di compositi legno-polimero vengono sviluppate in relazione a determinati prodotti, resine di base utilizzate e processi tecnologici. Spesso sono un segreto commerciale del produttore di un particolare prodotto o oggetto di una licenza da parte di un fornitore di tecnologia o apparecchiature.
Una direzione importante nello sviluppo di formulazioni moderne di WPC estrusi è la ricerca dell'uso del naturale, cioè nella loro composizione. polimeri biologici. Risultati di successo In questa zona iniziò l'utilizzo di sostanze amidacee, ad esempio la farina di mais (materiali come Fasal - Fasalex). Sono in corso attivamente ricerche sull'uso della lignina (scarti della produzione di pasta di legno), scarti dell'industria del cuoio, della carne e dei latticini, ecc. Esistono informazioni sulla ricerca condotta da specialisti russi sulla possibilità di utilizzare la resina di pino - oleoresina come uno dei componenti dei WPC estrusi.
Aspetto dei compositi legno-polimero.
Nella sua forma naturale, il WPC con un alto contenuto di legno ricorda molto da vicino l'MDF e/o il pannello di fibra massiccio, vedere Fig. 3. Può essere verniciato in massa o sottoposto a verniciatura con vernici e smalti convenzionali, oppure rivestito con pellicole sintetiche o impiallacciatura naturale. Il composito è caldo al tatto, a volte leggermente oleoso.
Fig.3. Sezioni dei profili WPC Esiste una tecnologia per rivestire il WPC con un sottile strato di plastica, o anche con più plastiche, direttamente durante il processo di estrusione in un estrusore. Questa tecnologia, ampiamente utilizzata nell'industria delle materie plastiche, è chiamata coestrusione o coestrusione.
Tuttavia, se nella fabbricazione del composto vengono utilizzate particelle di legno di grandi frazioni, la superficie del prodotto avrà dimensioni più vicine. aspetto alla superficie del pannello truciolare. Tali profili sono prodotti, ad esempio, dalla società olandese Tech-Wood.
I WPC termoplastici hanno un leggero odore di legno (segatura).
Proprietà fisiche e meccaniche dei compositi
La densità dei compositi per estrusione può essere compresa tra 1000 e 1400 kg/m3. La densità dei prodotti può essere ridotta utilizzando agenti schiumogeni speciali a 700-900 kg/m3, ma solo la matrice polimerica può essere espansa.
Note:
- La densità del composito dipende dalla densità della resina di base utilizzata e dagli additivi utilizzati e dalla loro quantità e dalla densità delle particelle di legno. Durante la mescolazione e l'estrusione sotto l'influenza alta pressione e la temperatura, le particelle di legno vengono compattate - fino ad un valore di 1400 kg/m3, cioè ottenendo la vera densità del legno, priva di pori e altri vuoti.
- La vera densità del legno è praticamente indipendente dalla sua specie.
- È in fase di studio l'utilizzo di microriempitivi cavi (microsfere di plastica e vetro) nel WPC.
Le proprietà di resistenza del WPC dipendono in gran parte dal tipo di resina di base, vedere tabella. 2.
Tuttavia, controllando la composizione del composito e processo tecnologico la sua forza e altre proprietà possono essere notevolmente migliorate.
Consideriamo le proprietà del WPC utilizzando l'esempio di tre modifiche specifiche prodotte con il marchio Fasal, sviluppate utilizzando il polipropilene come resina di base dalla società austriaca Austel Research and Development GmbH e vendute da Fasalex, Austria, vedi tabella. 3.
| Proprietà | Dimensione | Fasale F134 | Fasal F386 | Fasal F465 |
|---|---|---|---|---|
| Densità | kg/dm 3 | 1,4 | 1,35 | 1,2 |
| Forza ultima (forza temporanea) | MPa | 25 | 17 | 23 |
| Modulo di elasticità a trazione (mod. Young) | GPa | 8 | 4 | 5,1 |
| Resistenza alla flessione | MPa | 41 | 30 | 52 |
| Modulo di flessione | GPa | 5,8 | 3,8 | 5 |
| Allungamento a trazione | % | 0,5 | 0,6 | 1 |
| Forza d'urto Charpy | KJ/m2 | 3,2 | 3,3 | 4 |
| Periodo di decomposizione biologica | settimane | mesi | non degradabile | |
| Riduzione della resistenza alla flessione in acqua a 23 gradi C: | ||||
| - dopo 30 minuti estratti | % | 65 | 14 | 0 |
| - dopo 120 minuti estratti | % | 90 | 35 | 0 |
La composizione offerta da Strandex, USA, utilizza il polietilene e i suoi scarti come resina di base. I legni duri e teneri sono considerati accettabili, così come altre fibre cellulosiche come paglia, lino, lolla di riso, scaglie di arachidi, bambù, kenaf, ecc. Dimensione delle particelle 425 micron (40 mesh) o meno. È consentito un elevato contenuto di particelle più piccole (200 mesh e più fini), inclusa la polvere di molatura. La densità del composito è 0,98 - 1,2 kg/dm3. Il composito e la tecnologia sono brevettati e venduti su licenza insieme agli stampi. Il costo di uno stampo supera i 20.000 dollari USA, il costo di una licenza (secondo alcune fonti) supera 1 milione di dollari.
Tuttavia, esiste un problema serio nell’uso di pannelli truciolari e MDF di scarto. È associato alla sublimazione dei vapori di formaldeide delle resine fenoliche contenute in queste lastre.
Nota. Sebbene la resistenza del WPC termoplastico durante i test sia al livello dei materiali in legno naturale, la loro resistenza operativa effettiva in molti casi è significativamente più elevata, perché i prodotti realizzati in WPC non presentano difetti naturali tipici del legno (nodi, crepe, arricciature, ecc.), non cambiano resistenza con l'aumentare dell'umidità e non vengono attaccati da funghi e batteri.
All'inizio dello sviluppo della produzione del WPC, i tecnologi hanno cercato di garantire la massima biostabilità dei prodotti. E questo problema è stato risolto. In particolare, numerosi produttori di WPC forniscono garanzie per 10, 25 e 50 anni di funzionamento all'aperto dei prodotti finiti, ad es. maggior parte elevata stabilità all'umidità, alla luce, ai funghi e agli insetti senza protezione speciale. La maggior parte del WPC prodotto può assorbire una piccola quantità (0,1 - 4%) di umidità senza perdere forma e resistenza e ripristinare le proprietà precedenti una volta asciutto.
Una nuova direzione nella produzione di WPC è la creazione di formulazioni per WPC biodegradabili facilmente riciclabili con biostabilità ridotta. Li offre, ad esempio, la ditta Fasalex, in quanto assolutamente rispettosi dell'ambiente ciclo vitale(le suddette composizioni Fasal F 134 e F 386).
È opportuno sottolineare che nonostante la già solida esperienza produttiva ed i numerosi studi già condotti, nel campo delle composizioni legno-polimero esiste ancora quantità enorme direzioni inesplorate. Ciò è dovuto da un lato alle infinite possibilità della chimica dei polimeri e, dall'altro, è spiegato dalla giovinezza di questa nuova industria stessa.
Lavorabilità
I prodotti in WPC vengono lavorati con gli stessi strumenti del legno. Il WPC può essere facilmente segato, piallato, forato, levigato, ecc. Tiene molto bene chiodi, graffette, viti, vedi fig. 4.
Molte formulazioni composite possono essere incollate. Alcune formulazioni possono essere saldate come la plastica. La pratica di piegare i prodotti profilati dopo il riscaldamento, come i profili in plastica, ecc., è già stata padroneggiata.
Fig. 4. Lavorazione di compositi legno-polimero
I WPC non sono molto infiammabili, soprattutto se realizzati sulla base di resina di cloruro di polivinile.
Una direzione interessante nell'uso del WPC estruso è l'uso combinato di profili WPC e metallo laminato. In questo caso viene inserito nella cavità del profilo tubo d'acciaio, spogliarsi, ecc. Il metallo assume tutto o parte del carico di forza e il profilo svolge funzioni decorative, protettive e di altro tipo.
Non esiste ancora una classificazione standardizzata accettata del WPC termoplastico.