ПчелоВед Сообщество
ДРЕВЕСНО-ПЛИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ВЗГЛЯД ХИМИКА-ЭКОЛОГА.
В.В. МАЛЬЦЕВ, зам. ген. директора по науке ОАО «Гипролеспром», д.х.н., академик РАЕН, главный эколог РФ по деревянному домостроению;
В.Г. НИКОЛАЕВ, журналист
В краткой форме рассказывается о современных древесных-плитных материала; о проблемах, с которыми сталкиваются производители и потребители в связи с обеспечением экологичности этих материалов.
Введение
Применение древесно-плитных материалов в строительстве дает целый ряд неоспоримых преимуществ:
1. При отделке резко повышается производительность труда, т.к. за один прием можно покрыть большую поверхность.
2. При изготовлении древесно-плитных материалов возможно использование таких пород древесины, которые редко используются в строительстве (например, береза и осина).
3. Возможность эффективного использования отходов деревообработки.
Сегодня объем производство древесно-плитных материалов – это нескольких сотен миллионов м3 в год. Но среди древесно-плитных материалов есть безусловный лидер – древесно-стружечная плита (ДСП). Однако в последнее время ее "догоняет" древесно-волокничтая плита (ДВП) средней плотности, которую больше называют как МДФ (MDF - Middle Density Fiberboard), что в переводе с английского означает "среднеплотное волокнистое покрытие". Набирает обороты и производство плит с ориентированной стружкой плоской (ОСП) (OSB - Orient Strand Board), в переводе – плита с ориентированной плоской стружкой. Но рассмотрение древесно-плитных материалов начнем с фанеры, т.к. это самая «старшая» из этих материалов.
Фанера
Слово «фанера», пришло к нам из французского языка (fournir – снабжать, накладывать). Фанера в готовом виде представляет собой листовую плиту, склеенную с помощью специальных смол из слоев шпона. Шпон – тонкий лист древесины.
В зависимости от того, каким образом изготавливается шпон, фанера бывает пиленая (распиливанием брусьев), строганная (строганием брусьев) и лущеная. Первую из-за нерентабельности производства сейчас практически не выпускают. При изготовлении строганной фанеры используют шпон толщиной до 3,5 мм из древесины ценных лиственных пород. Выпуск такой фанеры также ограничен по технологическим причинам, поэтому ее используют при изготовлении дорогой мебели. Лущеную фанеру делают из шпона толщиной 1,2-1,9 мм, полученного методом лущения фанерного кряжа. Самый распространенный материал для фанеры – березовый шпон. Перед процессом лущения бревна предварительно вымачиваются для увеличения содержания влаги. Это помогает получать более гладкий шпон. Затем шпон высушивается до влажности 4-8%. Слои шпона соединяются вместе при помощи связующего (клея), который соответствует конечному назначению фанеры. Направление волокон в прилегающих слоях шпона расположено перпендикулярно друг другу. Клей твердеет при прессовании фанеры под воздействием повышенной температуры.
Клей, применяемый для изготовления фанеры, являются производными формальдегидных смол, и классифицируется в зависимости от конечного использования фанеры:
· на основе карбамидно-формальдегидной смолы (UF) - подходит только для внутреннего применения;
· на базе меламино-карбамидно-формальдегидной смолы (MUF) - подходит для влажных условий и ограничено для наружного применения;
· феноло-формальдегидной смолы (PF) - подходит для влажных условий и для наружного применения.
Все эти смолы имеют высокую токсичность. Но если три первых вида смол выделяют в воздух помещений формальдегид и метанол, а феноло-формальдегидная смола выделяет еще и фенол.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Формальдегид (метаналь, устаревшее - муравьиный альдегид) CH2O - бесцветный горючий газ с резким раздражающим запахом.
С середины 70-х годов прошлого века в санитарно-токсилогической литературе стали появляться сведения о канцерогенности формальдегида, и в итоге в 2004 году формальдегид был официально признан прямым канцерогеном и внесен в список канцерогенных веществ Всемирной Организации Здравоохранения при Организации Объединенных Наций.
Формальдегид обладает высокой токсичностью, негативно воздействует на генетический материал (обладает мутагенными свойствами), репродуктивные органы, дыхательные пути, слизистые оболочки, кожный покров особенно на зрительные органы и сетчатку глаз (особенно при совместном присутствии метилового спирта). При любых путях поступления в организм человека формальдегид быстро и полно всасывается и, в частности, накапливается в костном мозге. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему. Это связано с превращением формальдегида в организме человека в метанол и муравьиную кислоту, наиболее полно эта реакция происходит в печени. Формальдегид раздражает верхние дыхательные пути, вызывает появление носоглоточного рака и дегенеративные процессы в паренхиматозных органах, нарушает обмен витамина С. Есть данные о том, что это вещество может приводить к лейкозам. ПДК в атмосферном воздухе 0,003 мг/м3, в воде водоемов хозяйственно-бытового пользования 0,05 мг/л. Порог восприятия запаха формальдегида находится в пределах 0,07-0,4 мг/м3.
Формальдегид самовоспламеняется при температуре 430 °C.
Метанол (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидрооксид метила) — CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. В органической химии метанол используется в качестве растворителя, выпуска формальдегида и формалина, уксусной кислоты, ряда эфиров, изопрена и др. Но наибольшее его количество идет на производство формальдегида, который используется для производства фенолформальдегидных смол. Метанол горит в воздушной среде и при его окислении образуется двуокись углерода и вода: 2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O.
Метанол — яд, действующий на нервную и сосудистую системы. Ядовитое действие метанола основано на поражении нервной и сосудистой системы. Как правило, он приводит к ухудшению зрения и слепоте. Приём внутрь 5—10 мл метанола приводит к тяжёлому отравлению (одно из последствий - слепота), а 30 мл и более — к смерти.
Фенол (оксибензол, старое название - карболовая кислота) C6H5OH — бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к окрашенным продуктам. Обладают специфическим запахом гуаши. Фенол ядовит. Фенол в виде паров или пыли раздражает слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу. При разовом или нерегулярном воздействии небольших доз фенола наблюдается утомление, головокружение, головная боль, снижение иммунитета, обострение аллергических реакций. При регулярном воздействии пары фенола приводят к хроническим заболеваниям печени и почек.
Очень опасно попадание фенола в стоки предприятий. Необходимо семь молекул кислорода на окисление одной лишь молекулы фенола. Меняется вкус воды. Рыба в загрязненных фенолом водоемах если и выживает, то все равно становится несъедобной, приобретая специфический, весьма неприятный запах. Из-за взаимодействия фенола с солями железа, водоем «зацветает». Меняется структура речного ила. Ведь ил состоит и из анаэробных, и из аэробных — потребляющих кислород микроорганизмов. В нем начинается пенообразование. Обезвредить такую воду хлорированием нельзя - образуются хлорфенолы, имеющие еще более резкий и неприятный запах. Предельно допустимая концентрация фенола у мест водопользования — не больше 0,002 мг на 1 литр технической воды. А для питьевой — в два раза меньше.
Долговечность и механические (конструкционные) характеристики фанеры зависит от качества связующего, породы древесины и качества шпона. Специальное покрытие поверхности или пропитка также увеличивают ее долговечность.
Европейское производство фанеры осуществляется в основном в России. В других странах Европы эти производства закрывают как экологически грязные. Чаще всего в качестве склеивания слоев используют разновидность карбамидоформальдегидной смолы плюс кислотный отвердитель и разные добавки. Поскольку слои шпона тонкие, то на единицу объема фанеры приходится гораздо больше формальдегидных смол, чем в ДСП и OSB. По Европейскому стандарту содержание формальдегида определяют в миллиграммах на 100 грамм фанерной плиты: Е0 – не более 5 мг. В РФ и странах СНГ содержание формальдегида на 100 г фанеры составляет 12-27 мг. Поэтому фанера российского производства не допускается на Европейские рынки, поскольку не соответствует категории Е1 и Е0 по эмиссии формальдегида.
В 80-х годах прошлого века в Европейских странах, США и СССР разразился крупный скандал, связанный с отравлением людей формальдегидом. В указанный период среднесуточная предельно-допустимая концентрация формальдегида в воздухе населенных мест составляла ПДКсс=0,003 мг/м3 (ранее была 0,010 мг/м3) [5]. Эта жесткая норма уже учитывала канцерогенность формальдегида. В начале 90-х годов те страны Западной Европы, где уделяется большое внимание охране здоровья населения (Германия, Финляндия, Швеция), применение в жилищном строительстве материалов, выделяющих формальдегид, было запрещено. По этой причине в конце 80-х годов 20-го века в нашей стране фанера была запрещена для использования в строительстве жилых и общественных зданий Минздравом СССР.
Но в дальнейшем в связи с полным разрушением единой системы санитарно-технического контроля использования полимерных материалов в строительстве, фанеру вновь стали «втягивать» в строительство (как подложку для паркета, обивочный материал для чердаков, мансадр, стен и т.д.). Но фанера, производимая по традиционным технологиям, должна быть запрещена для использования во внутреннем убранстве дома, т.к. создает в помещении невыносимый запах и очень негативно влияет на здоровье людей. Многие люди, склонные к заболеванию дыхательных путей, находясь в домах, где стены обиты фанерой, просто задыхаются.
Древесно-стружечная плита (ДСП)
Неоспоримые достоинства ДСП – привлекательный внешний вид, легкость обработки и экономичность. Изделия из ДСП гораздо меньше стоят, чем аналогичные изделия, выполненные из цельных пиломатериалов. Толщина ДСП – 10..26 мм.
ДСП производят путем горячего прессования крупнодисперсной стружки, получаемой из отходов деревообработки и неделовой древесины любых пород, с введением термореактивных синтетических смол (аналогичных тем, что используются при производстве фанеры), а также гидрофобизирующих, антисептических и других добавок, благодаря которым плита приобретает особую прочность и долговечность.
Ламинированная ДСП (ЛДСП)
Для применения в мебельном производстве на ДСП наносят декоративное покрытие из пленок, шпона, бумажно-слоистого пластика (ламината) и лака. Иногда внешние, более плотные слои делают из мелкодисперсной стружки. Особой популярностью пользуется меламиновое покрытие, отличающееся высокой прочностью, устойчивостью к воздействию высоких температур и влаги. Но считается, что ламинат толще, прочнее и долговечнее.
Ламинат – защитное и декоративное покрытие, которое представляет собой слой специальной бумаги с рисунком, пропитанный синтетической смолой (чаще всего меламиновой). После пропитки меламиновой смолой бумага становится жесткой. Затем с помощью прессования пленка прочно соединяется с поверхностью ДСП. Ламинированной плите ЛДСП не страшны трение, царапины, пятна, вода, высокая температура, ультрафиолет, бытовая химия. По степени защищенности от механических и других внешних воздействий "шпонированные" ДСП и MDF уступают ламинату.
Древесно-волокнистые плиты (ДВП) 
Древесноволокнистая плита (ДВП) – листовой материал, изготовляемый в процессе горячего прессования массы из древесных волокон, сформированных в виде ковра. Эти волокна получают путем пропарки и размола древесного сырья. Сырьем служат отходы лесопиления и деревообработки, технологическая щепа и дровяная древесина. Для улучшения эксплуатационных свойств в массу добавляют упрочняющие вещества (например, синтетические смолы), гидрофобизаторы (парафин, церезин), антисептики и др. Формирование ковра может осуществляться в водной среде с получением плит односторонней гладкости (мокрый способ производства) или в воздушной среде с получением плит двусторонней гладкости (сухой способ).
В мебельном производстве используют твердые ДВП толщиной 3.2-5.0 мм с плотностью 800-1000 кг/м куб. Из ДВП изготовляют конструкционные элементы мебели, задние стенки и полки шкафов и тумб, нижние полки у диванов, выдвижные ящики, спинки кроватей, перегородки. В практике твердые ДВП иногда называют оргалитом (т.е. "органическим камнем"), но вряд ли такой термин приемлем, учитывая способность твердых ДВП при погружении в воду разбухать за сутки на 20-30%.
ДВП средней плотности (МДФ)
МДФ плиты производятся из высушенных древесных волокон, обработанных синтетическими связующими веществами и сформированных в виде ковра, с последующим горячим прессованием до плотности 700-870 кг/м3 и шлифовкой.
МДФ возникли как дальнейшее развитие сухого способа производства ДВП с учетом совершенствовавшихся при изготовлении ДВП технологий. МДФ выступает активным конкурентом ДСП, о чем свидетельствует замедление в потреблении последних. МДФ широко используется при изготовлении кухонной мебели, ведь они очень хорошо переносят воздействие кухонного пара – не разбухают, не коробятся. А высокая механическая прочность МДФ позволяет использовать их при изготовлении мебельных фасадов. Более того, многие специалисты склоняются к тому, что плиты МДФ по влагостойкости и механическим характеристикам превосходят натуральное дерево. Еще одна особенность плит МДФ – их устойчивость к различным грибкам и микроорганизмам, что делает изделия из МДФ гигиеничными и безопасными в быту. Изделия из МДФ часто стоят на 60-70% дешевле, чем аналогичные изделия из цельного дерева.
Плиты МДФ облицовывают натуральным или синтетическим шпоном, бумагосмоляной пленкой, пленкой ПВХ (поливинилхлорид). Очень популярна облицовка плит МДФ ламинатом. Покрытие из ламината делает плиту МДФ более долговечной, а разнообразные расцветки и фактуры покрытия способны удовлетворить самому взыскательному вкусу.
В плитах МДФ в качестве связующего также используется фенолформальдегидная смола. Но ее там очень мало – 2,5% (в сухом изделии). Если в композиции вводить добавки, которые необратимо поглощают фенол и формальдегид, то можно сделать МДФ полностью экологически безопасным материалом.