Строительный материал нового поколения
Весной 2000 г. в Вене состоялся симпозиум, посвященный технологии экструзии "Жидкое дерево". Организаторы мероприятия - фирмы Cincinnati Extrusion, JRS, FASALEX и РРТ. В нем приняло участие около 200 специалистов более чем из 20 стран.
Повышенный интерес к новой технологии обусловлен многими факторами. Это и высокие механические показатели профилей, и устойчивость к воздействию влаги и высоких температур (до 3 часов при 200 °С), и экологическая безопасность, и возможность вторичной переработки, и широкий спектр его возможных применений. Профили могут быть окрашены, легко покрываются лаком и ламинатами, без особых трудностей обрабатываются механически. Внешне профили напоминают картон или фанеру. Справедливости ради нужно отметить, что профили не лишены недостатков, присущих обычному дереву. Они изменяют цвет под действием света и могут набухать в условиях повышенной влажности. Но эти недостатки могут быть устранены известными способами и, в принципе, не вызывают особых проблем при использовании готового продукта.
Технология получения древесных волокон для наполнения композиции разработана компанией JRS. Это довольно сложный процесс, конечным продуктом которого являются волоконца размерами 90, 120 и 300 мкм. Отходы деревообработки дробятся на ножевых и молотковых дробилках, измельчаются на мельницах тонкого помола, на валковых машинах (типа прокатного стана), на штифтовых мельницах и пр. Затем материал просеивается и фракционируется. Конечный продукт известен под торговой маркой LIGNOCEL. При компаундировании и переработке важно сохранить содержание влаги в древесных волокнах на уровне 1-3%, но не ниже, т. к. при этом теряется их гибкость, и вследствие этого ухудшаются свойства профиля. Использование мягких пород дерева, а также отходов сельскохозяйственных культур (стеблей кукурузы, риса, сахарного тростника, маиса и пр.) способствует повышению качества экструдируемых профилей.
На симпозиуме в Вене были представлены два материала для производства профилей - TECH-WOOD и FASALEX. Состав композиций, естественно, запатентован и держится в строжайшем секрете. Однако известно, что в качестве связующего могут использоваться многие термопластичные материалы, как правило, ПП, ПВХ или биоразлагаемые полимеры.
TECH-WOOD - инновационный продукт, состоящий из натуральных древесных волокон (обычно сосны) определенного размера в количестве до 75% массы и полимерного связующего (чаще ПП). Готовые профили имеют высокую прочность (60-70 МПа) и модуль упругости (7000-8200 МПа). Материал не теряет своих свойств в течение 3-4 циклов переработки.
FASALЕХ содержит 60% отходов деревообработки, 20% крахмала (из риса, кукурузы, сои и пр.) и 20% полимерного связующего. В настоящее время ведутся работы по созданию компаунда, пригодного для производства профилей для наружного применения.
Высоконаполненные системы требуют специально разработанной оснастки. Формующая головка должна обеспечивать высокое качество профиля. Для технологии экструзии "жидкое дерево" была разработана головка такой конструкции, которая ориентирует древесные волокна вдоль направления экструзии, что способствует увеличению механических свойств профиля. При помощи запатентованного инструмента стало возможным перерабатывать материалы, содержащие до 95% наполнителя. Являясь продуктами высоких технологий, эти устройства гарантируют высокое качество продукции и очень удобны в обслуживании.
Для продавливания профилей из жидкого дерева необходимы экструдеры, развивающие высокие давления на выходе. Для этой цели идеально подходят двухшнековые машины с коническими шнеками. Производительность установок - от 80 до 600 кг/ч в зависимости от диаметра червяка. Двухшнековые экструдеры имеют широкое загрузочное отверстие, высокоэффективные системы воздушного охлаждения цилиндра, контроля и регулировки температуры шнека, бесступенчатую передачу крутящего момента. Экструдеры могут быть укомплектованы как синхронными, так и асинхронными двигателями. U-образная форма редуктора позволяет уменьшить габариты машины. Демонтаж при чистке шнека/цилиндра производится наиболее простым и удобным способом - с тыльной стороны машины.
Конические шнеки обеспечивают большую степень сжатия, равномерность прогрева и одинаковое для всех слоев материала время пластикации. Шнеки такой конфигурации хорошо зарекомендовали себя на практике, особенно в установках для производства оконных профилей.
Двушнековые машины могут перерабатывать как гранулированное сырье, так и порошкообразные смеси (в последнем случае придется комплектовать линию либо объемными, либо весовыми дозирующими устройствами). При переработке композиций с небольшим содержанием древесного наполнителя (5-40%) можно использовать или одночервячные экструдеры, или двушнековые установки с параллельными шнеками. Основные отличия в комплектации линии для наполненной системы с невысоким содержанием наполнителя и "жидкого дерева", когда, по сути, термопласт становится обычным связующим, приводятся в табл. 2.
Стоимость калибратора и устройства водяного охлаждения часто соизмерима со стоимостью экструдера. Затраты на сырье составят около 18 руб/кг для порошкообразного сырья и около 28 руб/кг для гранулированного. Таким образом, Вы можете оценить экономическую привлекательность подобного проекта, либо сравнить с затратами на запуск/производство ПВХ профилей.
В Австрии, Германии и Италии на сегодняшний день уже работают 5 фирм, производящих FASALEX. Ожидается, что к 2004 г. их число вырастет до 20.
Рынок профилей, экструдируемых по технологии "жидкое дерево", существует пока только в Америке. Общая мощность производства в 1999 г. составила 150 000 т. В этом году ожидается увеличение объема производства в 2 раза. В Европе рынок пока никем не занят, за исключением нескольких "демонстрационных" производств. По-видимому, самый перспективный рынок экологически чистого материала сформируется в Японии, где все чаще возникают сомнения по поводу безопасности применения ПВХ и других пластиков в жилищном строительстве. Хочется надеяться, что и в России в течение нескольких лет запустят подобные линии и, может быть, разработают еще более совершенные технологии производства экологически безопасных материалов. Пока же те предприятия, которые собираются заниматься производством таких наполнителей или переработкой порошкообразных составов, должны учесть токсическое и аллергенное воздействие некоторых растений на организм человека, а также повышенную пожаро- и взрывоопасность подобных цехов.
