Экологические древесные материалы в современном строительстве

В предлагаемой технологии получения высокодисперсной древесины высокую степень измельчения древесных опилок удается достичь путем использования генератора резонансных колебаний на основе струйной волновой обработки. В процессе низкотемпературной обработки отходов древесины (температура компонентов не выше 75 град.С) удается получить частицы размером от 500,0 нм и менее, при этом наблюдается проявление явных признаков обуглероживания, о чем свидетельствует почернение полученного материала. Степень обуглероживания напрямую зависит от времени обработки исходной древесной суспензии в аппарате (в процессе экспериментов данный показатель контролируется числом рециклов пропускания реакционной массы через генератор). При высыхании такого диспергированного обуглероженного водно-древесного материала происходит слипание частиц вещества на высоком уровне за счет малых размеров, разветвленной структуры и большой суммарной площади поверхности частиц вещества.

В результате получают уникальный, экологически чистый связующий материал на основе сырья природного происхождения, который может быть использован взамен применяемых в настоящее время связующих в производстве композиционных древесных материалов.

При производстве таких широко используемых в строительно-отделочных работах материалов, как ориентированная стружечная плита (ОСП) и древесно-стружечная плита (ДСП) в качестве связующих используются различные по составу полимерные смолы и воска, применение которых делает их экологически небезопасными. Полученная высокодисперсная древесина позволяет полностью отказаться от химических полимерных связующих при производстве целого спектра строительных изделий и материалов. Причем технология производства ВДД позволяет нарабатывать материалы с заранее прогнозируемыми свойствами (прочностными, тепло- и звукоизоляционными характеристиками).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1– Технология производства стройматериалов из ВДД

 

 

Таблица 2.1 –Технологическая схема производства экологически чистого связующего на основе высокодисперсной древесины. Сравнительные характеристики для различных образцов древесных материалов

Показатель		д Дуб		Сосна	ОСП	ДСП	ВДД
	вдоль волокон	поперек волокон	вдоль волокон	поперек волокон
Плотность, кг/м3	700	700	500	500	600-650	350-800	300	450
Теплопроводность, Вт/ (м*град.)	0,23	0,10	0,18	0,09	0,12-0,17	0,09-0,15	0,052	0,07
Модуль упругости, кгс/см2	1200,0	75,0	1000,0	50,0	150-400	170-400	500,0	700,0

 

 

 

Как видно из таблицы, образцы материалов, изготовленные на основе ВДД, выгодно отличаются от известных строительных древесных материалов. Эти образцы при незначительных показателях плотности обладают низкой теплопроводностью,а по значению модуля упругости не уступают образцам из цельной древесины (причем для нагрузок вдоль волокон). Другими словами, полученный материал нового поколения обладает теплозащитными свойства на уровне известных и уже зарекомендовавших себя изоляционных композиций (минераловатных и каменнобазальтовых плит), при одновременном обладании в полном объеме несущими конструктивными характеристиками.

Для определения рентабельности организации производства по изготовлению экологически чистых строительных материалов составляются калькуляции технологических затрат для изготовления двух видов продукции: древесноволокнистого бруса (ДВБ), используемого в качестве несущей конструкции при малоэтажном строительстве и древесноволокнистой облицовочной плиты (ДВОП), используемой в качестве тепло- и звукоизоляции.

На основании приведенных выше данных можно с достаточной уверенностью предложить следующие сферы использования разрабатываеиого материала ВДД.

1. Дышащие (и выполняющие  функцию фильтров любой пропускной  способности) экологически чистые  панели, плиты, брусья и другие  конструкции, применяемые при возведении  зданий и сооружений.

2. Композиционные строительные  материалы на основе обработанной  глины и древесных частиц.

3. Плиты и фурнитура  для изготовления абсолютно экологически  безопасной мебели.

4. Тепло- и звукоизоляционные  материалы.

 

 

2.2 Технические требования, предъявляемые к изделиям и деталям из древесины

 

Для деталей и изделий 1 и 3 группы рекомендуется проводить частичную, для 2 группы - сплошную биозащитную обработку.

Нормы ограничений пороков древесины и дефектов обработки лицевой поверхности фрезерованных деталей должны соответствовать приведенным в таблице. 2.2.

 

 

Таблица 2.2 – Нормы ограничений пороков древесины и дефектов обработки лицевой поверхности фрезерованных деталей

Наименование пороков древесины по ГОСТ 2140	Нормы ограничения в деталях  групп
	1	2		3
Сучки:       пластевые ребровые кромочные, в т.ч. выходящие на ребро	Не допускаются, кроме пластевых здоровых сросшихся размером не более 20 мм.	Не допускаются размером, в долях стороны детали, более: 1/3 1/4 1/2		Не ограничиваются, кроме загнивших, гнилых, табачных и выпадающих сучков на пластях деталей более 2/3 ширины пласти.
Трещины: несквозные, в т.ч:   торцевые пластевые сквозные	Не допускаются, кроме несквозных торцевых длиной не более 10 мм. Не допускаются.	Не допускаются суммарной длиной более: 300 мм 1/3 длины детали Не допускаются		Не ограничиваются       Не допускаются суммарной длиной более 1/2 длины детали
Гнили	Не допускаются	Не допускаются		Не допускаются (кроме твердой)
Грибные поражения (плесень ядровые полосы, заболонные окраски)	Не допускаются	Не ограничиваются		Не ограничиваются
Червоточина и прорость сквозная	Не допускаются	Не допускаются		Не ограничиваются
Наклон волокон	Не допускаются, %, более 10	Не допускаются, %, более 15		Не ограничиваются
Кармашки	Не допускаются сквозные	Не ограничиваются		Не ограничиваются
Обзол, скол, задир, вырыв, запил, отщеп, выхват	Не допускаются	Не допускаются в долях стороны детали, более  1/4 толщины и 1/5 ширины		Не ограничиваются

 

Примечание – Источник: [13].

В собранных деталях и изделиях заготовки должны плотно прилегать друг к другу. Зазоры между стыкуемыми  поверхностями заготовок более 1 мм не допускаются. Влажность древесины деталей должна быть, %:

- клееных – (12+-3),

- фрезерованных и калиброванных  – не более (15+-3),

- пиленых – не более 22.

Шероховатость поверхностей деталей по ГОСТ 7016 должна быть не более, мкм:

- фрезерованных лицевых:

1) под прозрачное покрытие  – 80,

2) под непрозрачные покрытия  – 200;

- калиброванных и фрезерованных  нелицевых -500;

- пиленых – 1250.

Качество лакокрасочного покрытия деталей и изделий должно быть не ниже 3 класса в соответствии с ГОСТ 24404.

Адгезия лакокрасочного покрытия к древесине должна быть не ниже 3 балла в соответствии с ГОСТ 15140.

Требования к сырью и материалам

Детали изготавливают из древесины хвойных  и лиственных пород (СТБ 1713, СТБ 1714).

Полимерные и синтетические материалы и вещества, используемые при изготовлении деталей и изделий, должны соответствовать требованиям действующих ТНПА и быть из числа разрешенных для применения органами госнадзора РБ. Влажность теплоизоляционных при укладке в панели и щиты не должна превышать предельно допустимую, установленную в ТНПА для материала данного вида, и быть меньше на 2-3% влажности деталей [13].

 

Таблица 2.3 – Республиканские допустимые уровни содержания цезия – 137  в древесине, продукции из древесины и древесных материалов

Наименование продукции	Бк/кг, Бк/л
Лесоматериалы круглые для строительства стен жилых зданий	740
Лесоматериалы круглые прочие	1480
Древесное технологичное сырье	1480
Пиломатериалы, изделия и детали из древесины и древесных материалов для строительства (внутренней обшивки) стен жилых зданий	740
Пиломатериалы, изделия и детали из древесины и древесных материалов прочие	1850

 

Примечание – Источник: [4].

 

 

2.3 Экологические  критерии, предъявляемые к сырью  и материалам из древесины

 

1. Напольные покрытия из древесины и древесных материалов должны состоять не менее, чем  на 80% по массе из древесины или древесных материалов.
2. Древесина после заготовки не должна обрабатываться веществами или препаратами, содержащими пестициды 1 или 2 классов опасности согласно ГОСТ 12.1.007.
3. При производстве древесных материалов содержание формальдегида: - в упрочняющих материалах (смолах) не должно превышать 0,15%  для древесностружечных плит, 0,1% для древесноволокнистых плит и фанеры, 1,2% для древесины клееной слоистой; - в склеивающих материалах (смолах) не должно превышать 0,5%.
4. При использовании переработанного древесного волокна для

производства древесных материалов, допустимая концентрация химических

веществ  в нем не должна превышать значений, указанных в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4 – Допустимые концентрации химических веществ в переработанном древесном волокне при производстве древесных материалов

Элемент или соединение	Допустимая концентрация мг/кг сухой плиты
Мышьяк	25
Кадмий	50
Хром	25
Медь	40
Свинец	90
Ртуць	25
Фтор	100
Хлор	1000
Пентахлорфенол	5
Бензопирен	0,5

 

Примечание – Источник: [14].

 

5. Вещества и материалы(включая лакокрасочные материалы),

применяемые для покрытия поверхности элементов мебели, не должны содержать более 50 % летучих органических веществ (далее - ЛОС).

6. При применении в процессе производства пластификаторов, содержание в них диноктилфталата, диизононилфталата, диизодецилфталатане допускается.
7. Содержание ЛОС в применяемых клеях не должно превышать 5 %
8. Производитель должен иметь сертифицированную на соответствие требованиям СТБ ИСО 14001 систему управления окружающей средой производства изделий из древесины и древесных материалов.
9. Напольные покрытия не должны содержать  галогенированные органические соединения (поливинилхлорид, органические хлорпарафины, соединения фтора, антипирены и др.), азиридин, полиазиридин, а также пигменты и добавки на основе: свинца, кадмия, хрома (VI), ртути и их соединений; мышьяка, бора и меди; органического олова.
10. Выделение формальдегида из напольных покрытий, обработанных защитным и/или защитно-декоративным покрытием не должно превышать0,008 мг/м3 (или 1,35 мг/м2∙ч).
11. Предоставляемая вместе с готовой продукцией информация для

потребителей должна включать: рекомендации относительно надлежащего и наилучшего применения; рекомендации по обслуживанию. Данная информация должна отражать все важные указания по обслуживанию и применению напольных покрытий. При необходимости приводятся особенности применения напольные покрытий в особых условиях, например, абсорбция воды, устойчивость к пятнам, химикатам,  необходимая подготовка основы, указания по очистке, рекомендуемые моющие средства и периоды очистки. Информация также должна включать данные о потенциальной долговечности (приводится средняя величина или отрезок времени).

12. Производитель должен иметь сертифицированную на соответствие требованиям СТБ ИСО 14001систему управления окружающей средой производства напольных покрытий из древесины и древесных материалов [14].

 

2.4 Основные принципы экологической безопасности материалов для жилого дома

 

 

Чтобы эколого-техническая оценка древесных материалов не носила произвольный характер, существуют четыре основных принципа экологической безопасности материалов для жилого дома.

1. Химическая безопасность: материалы не должны выделять  в воздух помещений вредные  летучие вещества, а концентрация  каких-либо летучих веществ в  воздухе жилых помещений не  должна превышать среднесуточную  концентрацию вещества в атмосферном  воздухе — ПДК.

2. Физическая безопасность: материалы должны обеспечивать  в помещении тепловой комфорт  по величине допустимых значений  коэффициента теплосопротивления  и коэффициента теплопроводности; материалы не должны электризоваться  и накапливать на поверхности  заряды статического электричества; материалы не должны экранировать  геомагнитное поле земли и излучения из космоса; при ветровых нагрузках материалы не должны быть источником звуковых колебаний на частотах, вредных для здоровья человека; материалы для стен, перегородок и перекрытий должны обладать эффективным звукопоглощением.

3. Пожарная безопасность: все материалы, применяемые в  малоэтажном деревянном доме, должны  быть по категории горючести  не хуже Г2, а стропильная система  и перекрытия — Г1, со временем  сохранения конструкционной прочности  при пожаре Р60.

4. Биологическая безопасность: все материалы, применяемые в  доме, должны быть антисептированы не токсичными для человека антисептиками, не выделяющими в воздух помещений никаких вредных веществ.

Здесь необходимо пояснить, что каждый материал, применяемый в доме, должен соответствовать всем вышеуказанным требованиям одновременно. Только в этом случае жильцам дома может быть гарантировано безопасное проживание, как в обычных условиях эксплуатации помещений, так и в экстремальных ситуациях