Nejnavštěvovanější odborný portál
pro stavebnictví a technická zařízení budov
TZB studio
zobrazit program

Aplikacím dřevoplastových kompozitů (WPC) dominuje stavebnictví

Komodita dřevoplastových kompozitních systémů zaznamenává násobně vyšší dynamiku spotřeby než ostatní plasty. Ve spotřebě dominuje stavebnictví, zejména jako podlahoviny.

1. Úvod

Dosažení klimatických cílů, dohodnutých v prosinci 2015 v Paříži, je bez aplikací plastů absolutně nereálné. Pro jednání Světového ekonomického fóra v lednu 2016 v Davosu představila 19. 1. 2016 Nadace Ellen MacArthur rozsáhlou zprávu kolektivu 196 expertů „The New Plastics Economy – Rethinking the Future of plastics“. Z ní uvádím, že v období 1964–2014 se spotřeba plastů zvýšila 20× na 311 mil. tun a do roku 2050 se prognózuje spotřeba plastů ve výši 1,124 miliardy tun, tj. růst o 3,5–3,8 % ročně. Je nutné si uvědomit, že jedna pětina spotřebovaných plastů končí ve stavebnictví. Zpráva kromě jiného apeluje na zlepšení procesů cirkulační ekonomiky a dále zvýšení podílů bio-plastů z rostlinných zdrojů.

2. Bioplasty

Vysokou dynamiku výroby a spotřeby vykazují tzv. bioplasty. Podle nejnovějších údajů z 10. konference o bioplastech, konané v listopadu 2015 v Berlíně, dojde mezi roky 2013 až 2019 ke čtyřnásobnému růstu světových kapacit bioplastů – obr. č. 1. Nejvíce se na tomto růstu bude podílet bio-PET, který zatím obsahuje 30% podíl etylenglykolu z rostlinné báze. Po roce 2020 se očekává 100% bio-PET a pak se podíl bioplastů na spotřebě plastů zvýší ze současných 2 % na 4 %.

Obr. č. 1 – Světové kapacity pro výrobu bioplastů. Čísla shora – celkem, dále biologicky odbouratelné, dole na bio-bázi, ale biologicky neodbouratelné. Zdroj www.kunststoffe.de.
Obr. č. 1 – Světové kapacity pro výrobu bioplastů. Čísla shora – celkem, dále biologicky odbouratelné, dole na bio-bázi, ale biologicky neodbouratelné. Zdroj www.kunststoffe.de.
 

3. Dřevoplasty

Z nepochopitelných důvodů se do bioplastů neřadí tzv. dřevoplastové kompozity (WPC – z anglického Wood-Plastics Composites). Přitom tyto produkty obsahují více než 50 % přírodních, většinou dřevěných produktů. Z několika definic WPC uvádím, že se jedná o směsi (kompozity) syntetických polymerů typu PE, PP a PVC v množství 30 % s přírodními produkty dřeva (vlákna, piliny) v množství 65 % a 5 % různých aditiv. Tyto směsi se mohou zpracovávat technologiemi zpracování typickými pro plasty, tj. vstřikováním, vytlačováním nebo lisováním.

Základní podmínkou je, aby výchozí plasty byly zpracovatelné do 200 °C, neboť při vyšších teplotách dochází k poškození dřevěných příměsí, obsahujících lignin a hemicelulozu. Použitelné jsou: PE, zejména HDPE s index toku taveniny 0,3–1,0 g/10 min., PP, PVC nebo bio-plasty na bázi škrobu a ligninu. Zatímco v USA tvoří hlavní podíl polymerní části PE (70 %), PP (17 %), PVC (12 %), v Německu má dominantní postavení PP s 82% podílem.

Hlavní složkou WPC jsou dřevěné produkty. Lze využít měkká i tvrdá dřeva, tj. smrk, jedle, borovice, resp. dub a jasan. Dřevěná vlákna by měla mít délku 0,5–3,0 mm a průměr 0,02–0,04 mm. Piliny mají mít průměr délky k průměru 1:1. Nejnovější trend v aplikacích jsou hydrofobizované dřevěné příměsi, které zlepšují adhezi k polymeru a lze ji zpracovávat až do 270 °C.

Mezi aditivy hraje důležitou roli adheziva-kompatibilizátoru-maleinanhydrid, který usnadňuje spojení hydrofilních povrchů dřev s hydrofobními plasty. Dále se přidávají barviva, UV stabilizátory, interní a externí mazadla, protiplísňové přísady – biocidy, event. zhášedla. Aditiva jsou většinou speciálně vyvinutá pro WPC a vyrábí je řada firem.

Pro výrobu WPC granulátu lze použít tato zařízení:

  • mísiče a hnětače s výkony až 2500 kg/hod
  • kónické protiběžné dvoušneky s výkony až 1000 kg/hod, zejména pro PVC
  • paralelní souběžné dvoušneky s průměry šneků 103 mm a výkonem 1365 kg/hod.

Na trhu je 13 různých technologických linek. Granulát je o 20–30 % dražší než čistý polymer a obsahuje všechna potřebná aditiva dle know-how výrobce. Jako příklad dodavatele granulátu WPC uvádím belgickou firmu Belogic s kapacitou 20 tis. tun, dalšími jsou finská firma EPM, italský Nevicolor, německý Lanxess nebo Clariant, americký PolyOne.

K vlastní výrobě WPC profilů je možno použít jak granulátu z kompaundování, tak přímo směsí plastů s dřevěnými přísadami a aditivy. Dnes je na trhu několik výrobců zařízení, kteří jsou schopni upravit konfiguraci linky dle požadavků zákazníků.

Ke snížení nákladů na výrobek se zkouší přidávání recyklátů a odpadů s využitím koextruze pro jádra profilů. Účastníci mezinárodní konference o WPC konané ve Vídni v roce 2012, měli možnost shlédnout zařízení firmy Batterfeld – Cincinati při vytlačování 7komorového profilu rychlostí 2,25 m/min. s výkonem 400 kg/hod., kde se podařilo snížit použitím recyklátu materiálové náklady o 25 %. Obdobné řešení využití recyklátu nabízí Krauss Maffei.

V Evropě vyrábí WPC výrobky procesem vytlačování – 70 firem a vstřikováním granulátu WPC přes 50 firem. V ČR je instalována vytlačovací linka u firmy Wood Plastics, a.s. Týnec nad Sázavou. Pracuje na bázi americké technologie Strandex, která již prodala 9 licencí. Firma Simona – Plastics z Říčan u Prahy vyrábí desky Simonwood ze směsi plastu s rýžovými slupkami.

Výrobky z dřevoplastových kompozitů jsou odolné proti vlhkosti a povětrnostním vlivům, nekorodují a nerozkládají se. Vhodným vybarvením lze docílit vzhledu dřeva a dají se opracovávat obdobně jako dřevo, přičemž nevyžadují údržbu jako dřevo. Jsou tepelně stabilní až do 140 °C, odolnější vůči většině chemikálií, včetně olejů, aromatickým rozpouštědlům, soli a chloru z plaveckých bazénů. Statické a dynamické namáhání snáší obdobně jako dřevo. Mají bezpečný protiskluzový povrch, bez třísek a štěpů. Garantovaná životnost se pohybuje kolem 20 let, odhaduje se však na 50 let. Jsou snadno 100% recyklovatelné, nebo je lze využít energeticky.

Na českém trhu se objevují prostřednictvím několika firem, zastupujících zahraniční výrobce různých WPC profilů pro venkovní terasy, lavičky, dlažby, ploty a interiéry.

Obr. č. 2 – Aplikace dřevoplastových kompozitů v Evropě v roce 2012. Zdroj Nova – Institut.
Obr. č. 2 – Aplikace dřevoplastových kompozitů v Evropě v roce 2012. Zdroj Nova – Institut.

Hlavním aplikačním sektorem pro WPC v Evropě je stavebnictví se 76% podílem, následuje automobilový průmysl s 23% podílem – obr. č. 2. Současné aplikace ve stavebnictví se týkají podlah, teras a balkónů, plotů a obkladů fasád. Pro budoucnost se předpovídá použití WPC v oknech a dveřích a nábytku.

V roce 2010 byla publikována ekologická bilance terasových podlah z WPC a konkurenčních materiálů. Produkty vyrobené z masterbatchí mají horší ekologické parametry než vyrobené ze směsi přímo. Aplikace z WPC je ekologicky příznivější než aplikace z klasických plastů z fosilních zdrojů nebo tropických těžkých dřev. Ekologicky příznivěji vychází dřeva z místních lesů. Šest největších německých výrobců WPC, kteří mají 80% podíl na trhu, publikovalo první Environmentální deklaraci o výrobku (EPD) pro aplikace WPC na terasách a jako fasádní desky.

Aplikace kombinací plastů s dřevnými produkty začaly před 30 lety. Vysokou dynamiku zaznamenávají výrobky z těchto směsí až v posledním období. V roce 2005 se spotřebovalo v USA 750 tis. tun WPC, v Japonsku a Evropě po 30 tis. tunách. V Evropě hrálo dominantní roli Německo s 10 tis. tunami. V prosinci 2015 byly prezentovány novější údaje. USA zaujímají stále vedoucí pozici s 1,5 mil. tunami. Dynamický rozvoj se očekává v Číně, kde se v roce 2010 vyrobilo 700 tis. tun WPC, v Evropě bylo vyrobeno 220 tis. tun WPC (v Německu 100 tis. tun).

Podle agentury Transparency Market Research má růst světový trh WPC v období 2013–2019 průměrně o 10,8 % ročně. Jiná agentura (MarketsandMarkets) uvádí v poslední prognóze jenom v segmentu podlah roční růst 12,6 % v období 2015–2020.

Na prosincové konferenci v roce 2015 o WPC v Kolíně nad Rýnem byla prezentována německým institutem Nova-Institut (www.nova-institut.eu) situace ohledně WPC v Evropě. V sektoru stavebnictví by mělo dojít k růstu spotřeby vytlačovaných profilů ze 190 tis. tun v roce 2012 na 400 tis. tun v roce 2020.

Spotřeba vstřikovaných výrobků z WPC v aplikacích v nábytkářství a v dopravních prostředcích má růst ještě dynamičtěji ze 70 tis. tun v roce 2012 na více než 180 tis. tun v roce 2020.

K doplnění informací o syntetickém dřevu uvádím, že na českém trhu jsou k dispozici plotovky ze strukturní PS pěny od firmy K.O.S.- plastic Hradec Králové a profily pro exteriéry a interiéry budov od firmy Model Plast v Pardubicích. Tyto výrobky imitují dřevo, ale neobsahují žádné dřevěné přísady. Princip jejich výroby vytlačováním spočívá v přídavku barviv a nadouvadla k polystyrenu, ev. odpadním plastům, čímž se dosáhne vzhledu dřeva a sníží se hustota o 30–40 %.

4. Závěr

Komodita dřevoplastových kompozitních systémů zaznamenává násobně vyšší dynamiku spotřeby než ostatní plasty. Ve spotřebě dominuje stavebnictví, zejména jako podlahoviny. Napomáhají tomu i výměny zkušeností v rámci každoročně pořádaných konferencí, kde jsou cenné zejména prezentace amerických expertů, kteří mají v aplikacích značný náskok před Evropou. V pořadí již 11. ročník odborné konference se uskutečnil 7.–9. 3. 2016 ve Vídni. V podpoře WPC aplikací je aktivní rakouská platforma – www.wpc.at. V ČR je možné získat informace na internetu od více než deseti distributorů výrobků z WPC.

Literatura

 
 
Reklama