Новые продукты лесной промышленности

В середине XX века цикл разработки и внедрения новых продуктов в ЛПК составлял 30–50 лет. Сейчас этот период сократился вдвое. Выросло количество инноваций и в области технологий. Между тем жизненный цикл многих новинок заканчивается уже на стадии «роста»: они не выдерживают конкуренции с представленными ранее в этом сегменте товарами и с их недревесными заменителями.

Дело в том, что для успешного внедрения на рынке того или иного товара необходима целая «экосистема», которая затрагивает стандартизацию продукции, наличие обученных кадров для её правильного применения, понимание покупателями её преимуществ и недостатков.

На российском рынке за последние двадцать лет успешно внедрено несколько древесных продуктов. Это клеёные конструкционные балки, древесно-волокнистые плиты средней и высокой плотности (MDF и HDF), ориентированно-стружечные плиты (OSB), шпоновые балки LVL и так далее.

Одни получили широкое распространение на российском рынке и быстро нашли применение в строительстве и мебельной промышленности, внедрение других идёт со скрипом. К последним можно отнести  LVL — они до сих пор не имеют большого спроса на внутреннем рынке и ориентированы на экспорт. А вот древесно-волокнистые плиты средней и высокой плотности (MDF/HDF) и плиты (OSB) российский рынок принял очень быстро.

На североамериканском рынке активно внедряются современные материалы группы Structural Composite Lumber (SCL) (в  переводе — конструкционные композитные балки). Это группа продуктов, при производстве которых используют химические компоненты (клеи и связующие), придающие материалу новые технические характеристики. В зависимости от применяемых связующих, породы, размеров и ориентации древесного сырья конечный продукт приобретает заранее запрограммированные свойства.

Учитывая, что конструкционные композитные балки нашли распространение и на европейском рынке, специалисты ООО «Национальное лесное агентство развития и инноваций» провели анализ потенциала  внедрения такого рода продуктов на  российский рынок.

Эволюция композитных материалов

Тренд на композитные конструкционные древесные материалы прослеживается давно. Он обусловлен большой долей низкокачественного древесного сырья, не имеющего широкого применения в промышленности. Это балансы, технологическое сырьё, дрова и отходы лесоперерабатывающих производств.

Основной объём круглого леса в мире представлен низкокачественной древесиной, особенно в странах Восточной и Юго-Восточной Азии и Южной Америки, где существенную долю древостоев составляют быстрорастущие породы. Переработка такого сырья в качественные строительные и конструкционные материалы позволяет предложить рынку продукцию без пороков массивной древесины.

Создание новых продуктов идёт по пути дифференциации (разделения) рынка и заполнения специфичных ниш. Например, ориентированно-стружечные плиты (OSB) начали вытеснять фанеру из каркасно-панельного строительства и ряда других областей, где технические характеристики фанеры избыточны.

Например, из обшивки поверхностей, не требующих слишком высоких прочностных показателей. Ключевым фактором успеха ОСП на мировом рынке  стала низкая (по сравнению с фанерой) цена, базируемая на использовании низкокачественного сырья и поточной технологии производства. Так два конструкционных древесно-листовых материала разделили области применения согласно техническим характеристикам и экономической целесообразности.

Потенциальное применение новых древесных композитов в конкретных областях основано на принципах технической достаточности и экономической целесообразности. Такая эволюция сокращает на рынке долю «универсальных» материалов и требует от потребителей серьёзных навыков использования новинок, понимания их отличий от привычных продуктов. Если уровень потребительской культуры низкий, многие новые материалы не находят применения и приобретают негативные отзывы.

Хорошо известны и стандартизованы на мировом рынке балки LVL. Прочие композитные балки, такие как PSL, OSL, LSL, развиваются только на североамериканском рынке и не являются стандартизуемой продукцией, поскольку из-за малого распространения и неотработанной технологии не имеют окончательного технического облика. Их продают по техническим параметрам, указанным производителем, что отражает экспериментальность продукции (с точки зрения производства и применения).

В США и Канаде есть несколько производителей композитного бруса (Tolko Industries, Louisiana Pacific, Pacific Woodtech Corp. и пр.). Однако наиболее полную линейку изготавливает и продает канадская компания Weyerhaeuser, поэтому сфокусируемся именно на ней.

Laminated Veneer Lumber (LVL)

Брус LVL разработан в 40-х и уже известен в России, но опыт внедрения этого материала на отечественном рынке, к сожалению, негативный. Причина проста: уровень отечественной культуры деревянного домостроения крайне низок для успешной адаптации продукта, несмотря на высокие технические характеристики. Поэтому около 90% производимого в России LVL экспортируется.

Между тем брус LVL можно назвать вершиной композитных материалов. Его производят путём перекрёстного склеивания шпона в непрерывный мат или балки с применением изоцианатных связующих. Высококачественное фанерное/пиловочное сырьё определяет высокую стоимость продукции, но вместе с тем и высокие потребительские свойства.

LVL широко распространён на мировом рынке, и его потребление постоянно растёт, и в России в том числе.

Parallel Strand Lumber (PSL)

Этот продукт разрабатывали в Канаде с конца 70-х. Название его можно интерпретировать как «параллельно ориентированный стружечный брус» — по аналогии с укоренившимся в России переводом Oriented Strand Board как ориентированно-стружечная плита (ОСП).

PSL делают из кусков шпона, обрезанных по длине, ориентированных в направлении длины изделия и склеенных между собой в требуемой форме. Коэффициент отношения длины кусков шпона к их толщине составляет 300. Балки производят в виде условно непрерывного мата с заданной толщиной и нарезают на готовые изделия по стандартным ширинам.

В качестве основного связующего используются фенолоформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы. Канадская компания Weyerhaeuser выпускает балки PSL под брендом Parallam^® для применения в качестве несущих балок перекрытий и стропил и в качестве конструкционных колонн.

Этот продукт позволяет максимально эффективно утилизировать шпон-рванину и обрезки шпона, которые остаются после производства фанеры и балок LVL. Конечно, эти отходы можно использовать для отапливания помещений, переработки в другие типы древесных плит или делать из них пеллеты, но производство конструкционных балок PSL позволяет получить продукт с высокими потребительскими свойствами. Прочностные показатели этого конструкционного материала даже превосходят характеристики LVL по некоторым параметрам.

Существуют технологии производства PSL и из круглого леса, но экономическая целесообразность такого подхода требует изучения. Возможно, для Северной Америки с большими запасами тополя, осины и других быстрорастущих пород он может быть обоснован.

Продукт	Размеры в дюймах (мм)
2.2E Parallam® PSL балки и стропила	Толщина: 3½» (88,9мм), 5¼» (133,35мм), 7″ (177,8мм) Ширина: 9¼» (234,95мм), 9½» (241,3мм), 11¼» (285,75мм), 11 ⅞» (301,63мм), 14″ (355,6мм), 16″ (406,4мм), 19″ (482,6мм)
1.8E Parallam® PSL колонны	Сечение: 3½» x 3½»  (88,9мм х 88,9мм), 3½» x 5¼» (88,9мм х 133,35мм), 3½» x 7″ (88,9мм х 177,8мм), 5¼» x 5¼» (133,35мм х 133,35мм), 5¼» x 7″ (133,35мм х 177,8мм), 7″ x 7″ (177,8мм х 177,8мм)

Наличие колонн в номенклатуре продукции позволяет строить сооружения и каркасы фахверкового типа. Из-за большой толщины балок гвоздевые крепления  малоэффективны. Для соединения PSL применяют металлические элементы,  требующие высокого уровня строительной культуры и инженерной подготовки строителей.

Laminated Strand Lumber (LSL)

Перевести название этого продукта можно как слоисто-стружечный брус. LSL появился в результате принципиально другого подхода к переработке низкосортной древесины. Его изготавливают из круглого сырья путём склеивания древесных стружек, ориентированных в направлении длины балки с применением влагостойких изоцианатных связующих типа  MDI или pMDI, что определяет высокие прочностные качества и влагостойкость готового изделия.

Продукт близок к ориентированно-стружечным плитам (OSB), так как технологический процесс и используемое сырьё практически идентичны: балансовая древесина или технологическое сырьё, применяемое для производства древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит.

Отличия от ОСП также очевидны: плита имеет ориентацию стружек в трёх направлениях, а стружки в брусе LSL ориентированы только в направлении длины. Несмотря на то что отношение длины стружки к её толщине в плите ОСП и балке LSL сопоставимо и составляет 150, для производства бруса LSL используются более длинные стружки 300 мм, соответственно, с большей толщиной.

Для североамериканского рынка брус от компании Weyerhaeuser выпускается под брендом TimberStrand^® со стандартными размерами, приведёнными ниже.

Продукт	Размеры в дюймах (мм)
1.55E TimberStrand® LSL	Толщина: 1¾» (44,45мм), 3½» (88,9мм) Ширина: 9½» (241,3мм), 11 ⅞» (301,63мм), 14″ (355,6мм), 16″ (406,4мм)

Oriented Strand Lumber (OSL)

Этот продукт похож на брус LSL, но древесная стружка ориентирована перпендикулярно соседним слоям (как в ОСП) и существенно короче. Отношение длины стружки к её толщине составляет 75. Название продукта можно перевести как ориентированно-стружечный брус, что также выдаёт полное сходство с ориентированно-стружечной плитой (OSB). Таким образом, этот продукт можно рассматривать как ориентированно-стружечную плиту (OSB), адаптированную под функции несущей балки. Технические характеристики схожие.

Канадское подразделение Nordboard Inc., компания Ainsworth Lumber Co. Ltd, пыталась построить завод, выпускающий одновременно ОСП (OSB) и балки OSL, с возможностью быстрой переналадки технологического процесса, но проект закрыли из-за падения рынка частного домостроения в Северной Америке. Не увенчались успехом и попытки Louisiana Pacific конвертировать одно из своих производств OSB в производство OSL.

Широкомасштабное производство бруса OSL в мире отсутствует из-за полного соответствия техническим характеристикам ориентированно-стружечных плит.

Целевой сегмент рынка для OSL — каркасное домостроение, где этот материал можно применять в качестве стоек и балок перекрытия. Но конкуренция со стороны традиционных пиломатериалов оказалась столь высока, что применение OSL было экономически неоправданно. В этой конкурентной борьбе гораздо крепче позиции у LSL благодаря лучшим техническим характеристикам, позволяющим получить экономический выигрыш за счёт снижения объёмов используемого в строительстве материала.

Сравним технические характеристики

Технические характеристики рассматриваемых древесных композитных балок соответствуют лучшим показателям массивной древесины хвойных пород, а по некоторым показателям существенно их превосходят.

Тип	Продукт	Модуль эластичности, Мпа	Прочность на сжатие перпендикулярно волокон, МПа	Прочность на сжатие параллельно волокон, МПа
LSL	1.55E TimberStrand® LSL балки	10 687	10,0	22,5
LVL	2.0E Microllam® LVL балки	13 790	9,4	27,6
PSL	1.8E Parallam® PSL колонны	12 411	5,3	27,5
PSL	2.2E Parallam® PSL балки	15 168	7,8	31,9

Очевидно, что лучшими характеристиками обладает брус PSL за счёт применения стружек большой длины и изоцианатных связующих. Брус LVL немного проигрывает из-за использования фенолоформальдегидных и меламин карбамидоформальдегидных смол.

Значения для бруса OSL не приводятся, так как они соответствуют характеристикам плит OSB (Exterior 2 для США, OSB/4 для ЕС).

Рыночный потенциал

Шанс успешного внедрения перечисленных композитных материалов в России небольшой.

Во-первых, в стране производят достаточно качественной хвойной пилопродукции, которая используется как универсальный материал и знакома отечественным строителям. Ценовое предложение хвойной пилопродукции на отечественном рынке всегда будет более конкурентным, чем на композитные материалы, особенно в части сегментов применения, прямо или косвенно конкурирующих с массивной древесиной (стойки каркасов, частично несущие перекрытия, стропила и пр.).

Во-вторых, российская строительная отрасль ориентирована на использование традиционных каменных материалов — бетона, кирпича, пеноблоков, газосиликата, что ограничивает рынок для успешного массового внедрения композиционных балок.

В-третьих, российское деревянное домостроение характеризуется низким уровнем профессиональной подготовки строителей и низким уровнем сертификации работ и материалов. Всё это приводит к неправильному использованию материала и, как результат, негативным отзывам со стороны строителей и потребителей.

Композитные конструкционные балки придут на российский рынок в весьма отдалённой перспективе. Прогнозируется медленное развитие этих продуктов на местном рынке относительно других мировых макрорынков.

Строительный композиционный брус — перспективный продукт для ряда крупных рынков Восточной и Юго-Восточной Азии и Южной Америки, где преобладают быстрорастущие низкокачественные породы и наблюдается нехватка массивной древесины конструкционного назначения. Здесь производство композитных материалов с высокими потребительскими свойствами, как уже было отмечено, является решением многих региональных проблем.

Предполагается, что драйвером этого развития станет Китай, являющийся сегодня крупнейшим региональным производителем фанеры из быстрорастущих пород, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит средней и высокой плотности (MDF/HDF). Развитие производства композитного бруса всех типов — логичный этап роста китайского лесопромышленного комплекса.

Развитие рынка композитного конструкционного бруса в Европе зависит от североамериканского успеха. Уже сейчас можно признать относительно успешным развитие рынка бруса LVL и отметить неплохой потенциал PSL и LSL, хотя по объективным факторам, объёмы производства и потребления этой продукции в Европе будут в несколько раз меньше, чем в Северной Америке.

Российский лесопромышленный комплекс и отечественную лесную науку нельзя назвать генератором новых продуктов из древесины. Причин несколько, начиная с колоссального разрыва между реальной промышленностью и научной средой и заканчивая низким уровнем финансирования исследований с размытыми целями.

К тому же более половины российского ЛПК представлено иностранным бизнесом, поэтому наиболее вероятно внедрение продукции, разработанной за рубежом.

Новые композитные продукты можно использовать в качестве стропил, несущих балок перекрытий, несущих колонн, оснований и стоек каркасных и фахверковых стен и в других областях.

Текст: ООО «Национальное лесное агентство развития и инвестиций»