Древесина

4 мая 2015 г.

от Общества Фраунгофера

Дерево — популярный материал в дизайне интерьера, но его водопоглощение ограничивает его использование в ванных комнатах, где натуральное дерево легко обесцвечивается или покрывается плесенью. Ученые и партнеры компании Fraunhofer разработали древесно-полимерный композиционный материал для мебели, устойчивый к влажности и обладающий низкой горючестью.

Ресурсосберегающие древесно-полимерные композиты (ДПК) – это новейшая тенденция в области материалов для садовой мебели и других наружных применений, особенно для настила террас, а также обшивки и панелей для ограждений. В рамках проекта LIMOWOOD, спонсируемого ЕС, исследователи из Института исследований древесины Фраунгофера и Института Вильгельма-Клаудица WKI в Брауншвейге в настоящее время сотрудничают с промышленными партнерами в Бельгии, Испании, Франции и Германии над разработкой материалов, пригодных для прессования в влагостойкие плиты ДПК для изготовления внутренней мебели.

Эти плиты состоят примерно на 60 процентов из древесных частиц и на 40 процентов из термопластического материала, обычно полипропилена или полиэтилена. Как деревянные, так и пластиковые компоненты можно получить из потоков вторичной переработки. Древесный компонент в плитах ДПК можно заменить другими лигноцеллюлозными продуктами, полученными из волокнистой части растений, таких как конопля или хлопок, или шелухи рисовых зерен и семян подсолнечника. Все эти материалы подлежат 100-процентной вторичной переработке. Более того, прессованные плиты ДПК, производимые исследователями WKI, не содержат формальдегида. «Поэтому спорный вопрос о выбросах формальдегида из-за связующего вещества, используемого в обычных продуктах из прессованной древесины, в данном случае не является проблемой», - говорит научный сотрудник WKI доктор Арне Ширп.

Выбрав соответствующие добавки, исследователи смогли улучшить огнезащитные свойства своих плит из ДПК. Первоначально они разработали свою формулу в лабораторном масштабе, используя коммерчески доступные безгалогенные антипирены, которые добавлялись в древесно-полимерную смесь во время фазы плавления. Первым шагом было определение предельного кислородного индекса испытуемого объекта: этот параметр определяет поведение пластмасс или древесно-наполненных пластикатов при воздействии огня. Он представляет собой минимальную концентрацию кислорода, при которой материал будет продолжать гореть после возгорания. Чем выше это значение, тем ниже горючесть материала. Ширп и его коллеги получили наилучшие результаты при использовании комбинации антипиренов, таких как красный фосфор и расширенный графит. Предельный кислородный индекс обработанных таким образом плит ДПК достигает 38 процентов при условии, что содержащиеся в них древесные частицы также являются огнестойкими. Для сравнения, предельный кислородный индекс стандартной древесностружечной плиты составляет 27 процентов, а у необработанной плиты из ДПК — 19 процентов. Даже в испытании с одним источником пламени, когда горелка Бунзена прижималась к испытуемому образцу, обработанные плиты из ДПК продемонстрировали высокую огнестойкость. Даже после 300-секундной выдержки доски не загорелись. Напротив, эталонные образцы – стандартная древесностружечная плита и необработанная плита из ДПК – загорелись и продолжили гореть.

Еще одной особенностью нового материала ДПК является то, что он очень мало впитывает воду и поэтому отлично подходит для использования в ванных комнатах и ​​на кухнях. Даже после пятичасового погружения в кипящую воду материал остается неповрежденным, тогда как обычная древесностружечная плита в результате этого испытания была полностью разрушена. Единственным ограничивающим фактором применения ДПК является его неспособность выдерживать высокие статические нагрузки. Но даже здесь удалось увеличить прочность на изгиб до уровня, намного превышающего прочность обычной ДСП, за счет использования разумного сочетания составляющих материалов.

Древесно-полимерные композиты можно производить разными способами. Наиболее часто используемыми процессами являются литье под давлением и экструзия, при которых различные компоненты — древесные волокна, термопластические материалы и добавки — плавятся под высоким давлением и при высокой температуре и формуются в непрерывной пресс-форме. Команда Арне Ширпа сосредоточила свое внимание на технологии прессования, поскольку это лучший способ производства плит для изготовления мебели. «Полученные доски имеют такой же внешний вид, как и цельнодеревянные изделия, и их можно склеивать или привинчивать для получения привлекательной мебели. Они подходят для всех декоративных, ненесущих элементов». Но существует множество других применений древесно-полимерных композитов, включая наружную обшивку зданий, строительство выставочных стендов и внутреннюю отделку домов и кораблей. Посредством своей исследовательской работы партнеры проекта LIMOWOOD стремятся заполнить разрыв между верхними и нижними сегментами мебельного рынка, который колеблется между дорогими и не обязательно экологически безопасными материалами и дешевыми изделиями из ДСП или ДВП, которые в настоящее время в основном производятся с использованием связующих на основе формальдегида. Исследователи WKI представят прототипы своих огнестойких плит из ДПК на выставке Interzum в Кельне с 5 по 8 мая (бульвар, B077).