Пенопласт WPC: водонепроницаемость, использование на открытом воздухе и как это сделано

Доска пены ДПК водонепроницаем, устойчив к атмосферным воздействиям и рассчитан на эксплуатацию на открытом воздухе. В отличие от стандартной пенопластовой плиты или пенопласта с бумажной облицовкой, пенопласт WPC (древесно-пластиковый композит) устойчив к влаге, ультрафиолетовому излучению, насекомым и гниению, что делает его одним из самых прочных материалов для панелей, доступных как для внутреннего, так и для наружного применения. Плита из крафт-пенопласта, напротив, быстро разрушается под воздействием внешних условий. В этой статье рассказывается, как изготавливается пенопласт ДПК, как он справляется с водой и как долго он может работать на открытом воздухе.

Могут ли пенопластовые плиты намокнуть?

Ответ полностью зависит от типа пенопласта. Существует большой разрыв в характеристиках между стандартными пенопластами и композитными панелями, такими как ДПК.

Стандартный пенопласт, который продается в магазинах товаров для творчества с бумажной облицовкой, начинает разрушаться в тот момент, когда намокает. Бумажная оболочка быстро впитывает воду, вздувается и отделяется от полистироловой сердцевины. Сама сердцевина, хотя и не растворяется в воде, теряет связь с облицовкой и не оказывает структурного сопротивления в случае разрушения ламината. Даже кратковременное воздействие дождя или высокой влажности может вызвать необратимую деформацию в течение нескольких часов.

Доска пены ДПК для сравнения, степень водопоглощения обычно ниже 0,5% по массе после 24-часового испытания на погружение в соответствии с ASTM D570. Почти нулевое поглощение делает его надежно защищенным от атмосферных воздействий в любое время года.

Как изготавливается пенопласт

Пенопласт ДПК производится посредством непрерывного процесса экструзии, который принципиально отличается от сборки простых панелей из пеноматериала. Понимание производственного процесса объясняет, почему его эксплуатационные характеристики настолько отличаются от ремесленных плит или плит из пенополистирола.

Состав сырья

Базовый материал представляет собой смесь древесного волокна (обычно 30–60% по весу, полученного из опилок, рисовой шелухи или бамбуковой муки), термопластичных полимеров (ПВХ, ПЭ или ПП) и химического пенообразователя. Стабилизаторы, ингибиторы УФ-излучения, смазки и пигменты смешиваются в точных пропорциях. Содержание древесного волокна придает доске обрабатываемость и естественный вид; Полимерная матрица обеспечивает гидроизоляцию и целостность конструкции.

Экструзия и вспенивание

Компаунд подается в двухшнековый экструдер, где нагревается до 160–190°С. При этой температуре пенообразователь разлагается, выделяя газ, который создает однородную структуру пены с закрытыми порами внутри полимерно-древесной матрицы. Головка экструдера формирует из расплавленного материала непрерывный профиль плиты. Пенопласт с закрытыми порами, в отличие от пенопласта с открытыми порами, имеет решающее значение: это означает, что вода не может проходить через взаимосвязанные поры, что является основной причиной того, что пенопласт ДПК по своей природе водонепроницаем по всему поперечному сечению, а не только на поверхности.

Калибровка и обработка поверхности

После выхода из матрицы плата проходит через калибровочный стол, где вакуум и водяное охлаждение точно фиксируют ее размеры. Затем поверхность покрывается щеткой, тиснением или совместной экструзией с нанесением износостойкого верхнего слоя в зависимости от спецификации продукта. Такая обработка поверхности определяет устойчивость платы к царапинам и устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Например, соэкструдированный верхний слой ASA (акрилонитрил-стирол-акрилата) добавляет устойчивый к ультрафиолетовому излучению цветной слой, который устойчив к выцветанию в течение 10 и более лет.

Как изготавливается пенопласт — и чем он отличается

Стандартная пенопластовая плита представляет собой ламинированный сэндвич: сердцевина из пенополистирола (расширенная с помощью пара, а не химических пенообразователей), склеенная между двумя листами бумаги с глиняным покрытием или тонкой пластиковой пленки. Клей для ламинации является самым слабым местом: проникновение воды разрушает эту связь. Поскольку сердцевина и облицовка представляют собой отдельные материалы, соединенные клеем, а не экструдированные как единое соединение, пенопласт не обладает собственной влагостойкостью.

Выдержит ли пенопласт снаружи

В частности, для пенопласта из ДПК долговечность на открытом воздухе является одним из основных дизайнерских замыслов. Для крафт-пенопласта использование на открытом воздухе не является приемлемым вариантом, за исключением очень краткосрочных целей демонстрации.

Срок службы пенопласта WPC на открытом воздухе

На качественные изделия из пенопласта ДПК предоставляется гарантия производителя на 10–25 лет при установке на открытом воздухе. Реальные данные о производительности при настиле и облицовке, которые являются одними из наиболее требовательных видов применения на открытом воздухе, показывают, что панели ДПК постоянно соответствуют или превосходят эти показатели в умеренном и субтропическом климате. Ключевые факторы деградации и способы их устранения в WPC:

• УФ-воздействие: Без защиты древесноволокнистый компонент может окислиться и вызвать поседение поверхности. Пакеты УФ-стабилизаторов и соэкструдированные защитные слои предотвращают это. Платы с верхними слоями ASA или PMMA демонстрируют сдвиг цвета менее 5 Delta E после 5000 часов ускоренного УФ-тестирования (что эквивалентно примерно 10 годам воздействия на открытом воздухе).
• Циклическое замораживание-оттаивание: Поскольку водопоглощение ниже 0,5%, расширение льда внутри плиты во время циклов замораживания-оттаивания незначительно. Пенопласт ДПК проходит 50-цикловые испытания на замораживание-оттаивание по стандарту ASTM C666 без растрескивания и расслоения.
• Биологическая атака: Древесное волокно, заключенное в полимерную матрицу, недоступно для грибков и насекомых. Пенопласт ДПК не гниет, а термиты не могут переварить частицы древесины, покрытые полимером. Он соответствует классу биологической устойчивости EN 350.
• Тепловое расширение: Как и все композиты, пенопласт ДПК расширяется и сжимается в зависимости от температуры. Доска длиной 3 м расширяется примерно на 1,5–2 мм в диапазоне температур 40°C. Правильная установка с компенсационными зазорами (обычно 5–8 мм на 3 м доски) позволяет компенсировать это перемещение без коробления.
• Механическое выветривание: Продолжительный дождь и град с ветром могут в течение многих лет разрушать незащищенные поверхности. Гладкие или слегка текстурированные поверхности верхнего слоя более устойчивы, чем профили с сильным тиснением, которые задерживают мусор.

Условия, которые сокращают жизнь на открытом воздухе

Даже пенопластовая плита из ДПК имеет срок службы ниже номинального при неправильной установке. Удержание влаги за плитой без вентиляционного зазора, использование крепежа из нержавеющей стали, который оставляет пятна ржавчины на поверхности, или установка без креплений, стабилизированных УФ-излучением, в условиях яркого солнечного света — наиболее распространенные причины преждевременного выхода из строя. Сама доска выживает; ошибки при монтаже ухудшают внешний вид и устойчивость конструкции.

Выдержит ли доска из пенопласта снаружи

Нет — пенопласт не предназначен для использования на открытом воздухе и не выдержит внешних условий, независимо от того, как он запечатан или покрыт. Это ограничение материаловедения, а не проблема качества.

Ниже описывается, что обычно происходит с пенопластом при использовании его на открытом воздухе с течением времени:

• В течение нескольких часов после дождя: Бумажная облицовка впитывает воду, начинает коробиться и пузыриться. Клеевая связь между бумагой и пенопластом смягчается.
• Через 1–3 дня на открытом воздухе: Видно расслоение. Бумажная облицовка отслаивается по краям и углам. Полистироловая сердцевина желтеет от воздействия ультрафиолета — EPS практически не имеет устойчивости к ультрафиолету.
• Через 1–2 недели: Структурная целостность нарушена. Доска не может выдержать собственный вес во влажном состоянии. Любая печатная или окрашенная поверхность разрушается.
• После одного сезона: Плата физически распалась в большинстве климатических условий на открытом воздухе. В условиях засушливой пустыни он может сохраняться дольше в виде хрупкой скорлупы, разрушающейся под действием ультрафиолета, но без оставшейся функциональной ценности.

Нанесение внешней краски или водонепроницаемого герметика для устранения задержек из пенопласта, но не предотвращает эту последовательность отказов. Любая кромка среза, отверстие или царапина на поверхности создают точку проникновения влаги, которая со временем разрушает всю поверхность с покрытием. Для любых наружных вывесок, облицовки, мебели или дисплеев, рассчитанных на срок службы более нескольких дней, правильным выбором будет пенопласт ДПК или ПВХ.

Пенопласт WPC по сравнению с другими материалами для наружных панелей

При выборе панели для наружного применения пенопласт ДПК конкурирует, прежде всего, с алюминиевыми композитными панелями, ламинатом высокого давления (HPL) и пенопластом ПВХ. У каждого есть компромиссы:

Пенопласт WPC занимает практическую золотую середину: его легче резать, крепить и отделывать, чем алюминий или HPL, он стоит дешевле, чем металлические композиты, и превосходит пенопласт ПВХ в условиях высокого УФ-излучения благодаря превосходным вариантам верхнего слоя. Для проектов, требующих крепления шурупами, фрезерования декоративных профилей или покраски стандартными наружными покрытиями, пенопласт ДПК имеет меньше ограничений, чем любой конкурирующий материал в этом ценовом диапазоне.