Экологические древесные материалы в современном строительстве

 

1.4 Материалы и изделия из древесины

 

 

 

Путем механической, механико-химической и химической переработки ствола, корней и кроны дерева получают так называемые товары. По способу получения лесные товары разделяют на семь групп: лесоматериалы; модифицированная древесина; композиционные древесные материалы; сырье для лесохимических производств; целлюлоза, бумага и древесноволокнистые материалы; продукция гидролизного и дрожжевого производства; продукция лесохимических производств.

Для строительных целей используют в основном товары первой группы — лесоматериалы, а также композиционные древесные материалы и модифицированную древесину.

 По способу механической  обработки лесоматериалы разделяют  на: круглые; пиленые материалы; лущеные; фрезерованные (строганные); колотые, производимые разделением древесины вдоль волокон клиновидным инструментом; измельченные (щепа, опилки стружки), получаемые в процессе обычного пиления и фрезерования или специальной переработкой древесины.

 Композиционные древесные  материалы (листовые, плитные и другого  вида) получают с помощью связующих (вяжущих) веществ из предварительно  разделенной на части древесины (фанера, столярные плиты, древесностружечные  плиты, древеснослоистые пластики, фибролит и др.).

 Модифицированная древесина  — цельная древесина с направленно  измененными свойствами (прессованная  древесина, пластифицированная аммиаком, модифицированная синтетическими  смолами и др.).

 Круглые лесоматериалы. Ствол поваленного дерева, опиленный от корневой части и очищенный от сучьев, называют хлыстом. Процесс деления хлыстов на части называют раскряжевкой. При раскряжевке хлыстов получают отрезки разной длины — бревна, кряжи и чураки. В строительстве используют главным образом бревна, как в круглом виде, так и в качестве сырья для выработки пиломатериалов.

Круглые лесоматериалы по толщине (диаметру верхнего отруба) разделяют на мелкие, средние и крупные. Мелкие, называемые часто подтоварником, имеют диаметр 6...13 см, средние— 14...24 см, крупные — 26 см и более. Более тонкие части ствола или тонкий лес (3... ...7 см) строители называют жердями. Длина бревен — 3...6.5 м, с градацией — через 0,5 м.

В зависимости от качества древесины и дефектов обработки круглые лесоматериалы разделяют на четыре сорта. В строительстве преимущественно используют бревна 2-го и 3-го сортов.

 Пиломатериалы и заготовки. Пиломатериалы по геометрической  форме и размерам поперечного  сечения делят на пластины, четвертины, брусья, бруски, доски, горбыль (10.15). Брусья  имеют толщину и ширину более 100 мм; бруски — толщину до 100 мм  и ширину не более двойной  толщины; доски — толщину до 100 мм, ширину более двойной толщины. По характеру обработки пиломатериалы  делят на обрезные и необрезные. У необрезных пиломатериалов  кромки не пропилены. По степени  обработки пиломатериалы разделяют на нефрезерованные и фрезерованные (строганные). При толщине материалов до 32 мм их называют тонкими, при большей толщине — толстыми. Тонкие доски называют еще тесом.

Пиломатериалы хвойных пород изготовляют длиной 1...6.5 м с градацией 0,25 м. Доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный; 1, 2, 3 и 4-й); брусья отборного сорта не имеют. В строительстве используют все сорта, а в столярном производстве 1-го и 2-й сорта. Ширина пиломатериалов увязана с толщиной и максимально может быть: у досок — 250 мм, брусков — 200 мм, брусьев — 250 мм.

Пиломатериалы лиственных пород изготовляют длиной 0,5...6,5 м с градацией через 0,25 м. По качеству эти пиломатериалы разделяются на три сорта.

 Заготовки — это  доски и бруски, прирезанные применительно  к заданным размерам и качеству  древесины, используемой для изготовления  деталей с припусками на механическую  обработку и усушку. Заготовки  по видам обработки различают: пиленые — полученные путем  пиления; клееные—изготовленные путем  склеивания из нескольких более  мелких заготовок; калиброванные  — для оформления углов между  полом и стенами, а наличники  для оформления дверных и оконных  коробок и закрытия щели между  коробкой и стеной.

 Столярные плиты состоят  из внутреннего щита, изготовляемого  из узких реек (основа) и наклеенного  на щит с обеих сторон шпона  в один или два слоя (лицевой  и оборотный слои). Щиты плит  изготовляют из древесины хвойных  и мягких лиственных пород '(березы  и др.), широко используя отходы  производства (горбыль, рейки и др.). Столярные плиты могут иметь  обработанные до заданных размеров. В строительстве широко используют  также заготовки, имеющие после  фрезерования специальную форму  сечения (плинтусы, наличники, обшивки, поручни и т. п.).

 

 1.5 Композиционные древесные материалы

 

 Древесно-полимерные  композиты являются частью более  общей группы  древесных композиционных  материалов. Основным исходным продуктом  для производства  древесно-полимерных  композиционных материалов (ДПК) является  натуральная древесина или (и) ее  отходы. Вторым важнейшим компонентом  ДПК является термореактивный  или термопластичный  полимер (смола). В состав древесно-полимерных  композитов могут также входить  разнообразные химические добавки, а также физические структурные  элементы ( металл, стекло, бумаги, пластики, в т.ч. пенопласты и т.д. и т.п.)  в различных геометрических формах - листовых, пленочных,  стержневых,  волокнистых, специальных  и т.д., и даже наночастицы [11].

В настоящее время  большую часть в  производстве ДПК занимают клееная фанера, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, производимые  с применением термореактивных смол, преимущественно феноло- и мочевино-формальдегидных.  Однако, в последние годы быстро растет интерес к получению  готовых изделий, в т.ч. пространственных строительных конструкций, профилей и формованных элементов, в т.ч. на основе термопластичных смол [7]. 

  Примеры древесно-полимерных  композитов

   Клееная фанера

Клееная фанера является наиболее типичным представителем класса слоистых ДПК. Традиционно фанера производится  в виде квадратных листов форматом 1525х152 мм.  Однако в последние годы быстро увеличивается доля т.н. большеформатной фанеры, соответствующей строительному модулю 300/600 мм. 

Фанера  используется в строительстве, мебельном производстве, судо-, вагоно-, машиностроении и других отраслях промышленности. В строительной индустрии фанера применяется в монолитном и  малоэтажном домостроении: опалубка; настил под полы; кровельные материалы; стеновые панели; перегородки и многое другое, где появляется необходимость в материале, обеспечивающем хорошую прочность и возможность изготовления крупногабаритных изделий.

 Отдельным классом  в семействе фанеры являются  древесные слоистые пластики (ДСП), которые получают склеиванием  под большим давлением листов  древесного шпона, полностью пропитанного  бакелитовыми смолами.  Древесные пластики имеют высокую плотность -  от 1230 до 1330 кг/м3,  хорошие прочностные и др. показатели [18].

 

 

            1.6  Древесноволокнистые плиты

 

В настоящее время существуют две технологии производства ДВП - мокрая и сухая. По первой технологии плиты отливаются из древесной пульпы на специальных машинах наподобие бумаге или картону, по второй - прессуются из сухого осмоленного древесного волокна.

Наиболее популярными становятся волокнистые плиты средней плотности сухого способа прессования (MDF - mediumdensityfiberboard), имеющие отличные конструкционные и технологические свойства.  В строительстве МDF используют для изготовления погонажных изделий, черновых полов, стеновых панелей, потолков, дверей, ламинированных напольных покрытий, тавровых балок для монолитного строительства, гнутых строительных элементов, обрешетки крыш, изготовления подоконников.   В мебельной промышленности MDF  используют очень широко для изготовления  многих видов элементов мебели.

 МDF имеет невысокую  эмиссию формальдегида; легко обрабатывается, окрашивается и ламинируется, обладают  физико-механическими характеристиками  по своим показателям приближающимися  к аналогичным значениям натуральной  древесины. Плиты МDF обеспечивают  неплохую тепло- звукоизоляцию, неплохо  переносят колебания влажности  и температуры воздуха [17].

 

          1.7 Древесностружечные плиты

 

Развитие производства древесностружечных плит начинается вскоре после второй мировой войны. Плиты изготавливались прессовым и экструзионным методами из  стружек случайной формы, включая станочную стружку и опилки.

В  строительстве,  древесностружечные плиты применяются  для внутренней отделки помещений, изготовления дверей, подоконников, выставочных конструкций, стеллажей, для использования как основы под потолки или настила под полы.

С момента появления плит OSB в 1982 году, с каждым годом всё ожесточённее идут дебаты относительно экологических показателей данного строительного материала и безопасности его использования внутри жилых и рабочих помещений.

Основным критерием экологичности строительных материалов, на сегодняшний день, является показатель содержания токсичного вещества под названием формальдегид.

Формальдегид (метаналь, муравьиный альдегид) – это бесцветный сильно пахнущий газ, обладающий токсичностью. Чистый газообразный формальдегид относительно стабилен при 80-100 0C, при температурах ниже 80 0C медленно полимеризуется; процесс ускоряется в присутствии полярных растворителей (в т.ч. воды), кислот и щелочей.

Формальдегид широко используется в производстве строительных материалов (лаки, краски, древесно-стружечные плиты – ДСП, фанера, OSB, сэндвич-панели, монтажная пена)

Формальдегид встречается в тех строительных материалах, при производстве которых используются карбамидные клеи (синтетические смолы, полиуретановые клеи) – именно для получения этих составов, используется данное вещество.

Эти внутренние клеи используются по причине хорошей адгезии (сцепкости) с древесным материалом и умеренной стоимости.

При производстве пластмасс, лаков и красок он служит консервантом; при изготовлении искусственных тканей он придаёт волокнам лучшие показатели несминаемости, малоусадочности и формоустойчивости.

Формальдегид токсичное вещество. Формальдегид — мощный раздражитель глаз, верхних дыхательных путей и кожи. По свидетельству ряда исследований, он также оказывает влияние на центральную нервную систему, вызывая головные боли, усталость и депрессию. Высокие концентрации этого вещества провоцируют приступы астмы.

Производство плит OSB включает в себя процесс прессования под воздействием высоких (до 200°С) температур. В процессе прессования щепы, пропитанной клеями с содержанием формальдегида, молекулярные связи клеевых составов под воздействием высоких температурах - разрушаются, и выделяется свободный формальдегид.

Все современные непокрытые OSB, изготовляются с применением фенольно-формальдегидного (PF), изоцианатного клея (PMDI) или клея на основе полиуретана - они не требует тестирования на содержание формальдегида и автоматически классифицируется по строгим нормам класса Е1[6].

Технология производства плитных материалов, таких как OSB, МДФ, ХДФ, ДСП и фанера имеет различия, так как различны и области применения данных строительных материалов, а значит и требования к их характеристикам.

Пример: процент содержания формальдегида (уровень эмиссии) в ДСП российского производства 10-14 мг, в плите OSB (производства США, Канады и Европы) не выше 8мг.

Подобная разница, значит и степень безопасности, обусловлена технологией производства плиты OSB. После сушки эти щепки обычно смешиваются с синтетическим клеем. Одной из основных особенностей производства OSB является устранение мелкой стружки и измельченного продукта. В результате достигается уменьшение количества используемого клея в OSB (2-3%) по сравнению с другими древесными панелями. А вот в ДСП концентрация смол составляет от 12 до 14% массовых от исходной композиции, соответственно содержание формальдегида выше.

Нормы содержания формальдегида.

Важно помнить и всегда при выборе строительных и отделочных материалов учитывать, что нормы эмиссии по стандартам США и Канады, по европейским стандартам и по российским (ГОСТ 10632–89) - различны по значениям, но совпадают по маркировке. Имеется 2 класса содержания формальдегида для OSB:

Класс E1 Ј8 мг/100г

Класс E2 > 8 to Ј30 мг/100г

Европейская норма Е1 гарантирует, что уровень эмиссии формальдегида не превышает 8 мг на 100 грамм сухой массы. Среднее значение уровня формальдегида составляет 6.5 мг, на которое и ориентируются крупные производители стремящиеся производить действительно качественную плиту OSB. Аналогичная российская норма предусматривает максимальный уровень эмиссии в 10 мг. Т.е. российские нормы, в данном случае, имеют более низкие требования и ориентироваться желательно на более строгие показатели норм EN 1, США (PS2-92) и Канады (CSA 0437.0 и CSA 0325.0)

Норма Е2 предусматривает большее содержание формальдегида - до 15 мг по европейским нормам, до 30 мг - по российским.

При монтаже плит OSB, нормы уже иные. В зоне монтажа, содержание формальдегида не должно превышать 2 частей на один миллион (ppm - PartsPerMillion - одна миллионная часть, т.е. 0,000 001, или в процентах, 0,0001%). Однако исследования показывают, что механическая обработка OSB (распилка, сверление, монтаж и т.д.), в любом вентилируемом помещении дает уровень содержания свободного формальдегида значительно ниже допустимого.

Нормы содержания формальдегида, как и другие характеристики материала, стандартно обязаны указываться в таблицах приложений к Сертификату Соответствия.

Выделение большей части не прореагировавшего формальдегида обычно происходит, в зависимости от изделия, примерно в течение 6 месяцев с момента производства. После того как основная часть летучего формальдегида выделилась, его уровень внутри помещения может быть лишь долей от того, когда изделия были новыми. Обычно снижение на 50 и более процентов.

 

 

1.8 Технология деревянного строительства