Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Древесно-плитные материалы в малоэтажном строительстве Финансовый кризис и схлопывание «пузыря» на рынке элитной недвижимости заставили многих вспомнить о малоэтажном строительстве. В отличие от амбициозных многоэтажных проектов в монолитном домостроении оно позволяет решить жилищную проблему при помощи гораздо более дос­тупных способов и за меньшие деньги. Существенно ускорить и удешевить возведение малоэтажных домов позволяет применение каркасно-обшивных и панельных технологий сборки типовых зданий с использо­ванием древесно-плитных материа­- лов (ДПМ). Из них делают наружные и внутренних стены, черновые полы и потолки, обшивку, перегородки, кровельные конструкции. Количество разнообразных ДПМ множится с каждым годом, при этом как потребители, так и строители зачастую имеют весьма смутное представление об их физико-механических и экологических характеристиках и возможных сферах применения. Широкий выбор древесно-плитных материалов был представлен на двух крупнейших строительных выставках страны — MosBuild ’2009 (г. Москва) и «Интерстройэкспо ’2009» (г. Санкт-Петербург). Плиты со связующими на основе карбамидо- и фенолоформальдегидных смол Древесно-полимерные материалы появились в конце 1920-х гг. в США после налаживания промышленного производства карбамидоформальдегидных смол. Первым видом ДПМ, которые начали выпус­кать с помощью данного типа связующих, стала фанера. Как известно, это многослойный материал, состоящий из трех или более листов лущеного шпона, обработанного клеем из карбамидо- или фенолоформальдегидных смол. Фанера считается изготовленной из той древесины, из которой делаются ее наружные слои. Произведенную же из нескольких пород, называют комбинированной. В строительстве используют три вида фанеры: клееную, бакелизированную и декоративную. Самым распространенным видом является клееная, для изготовления которой чаще всего используют шпон из березы, ольхи или хвойных пород. Она производится по достаточно простой технологии. Посту­пающие на завод бревна режутся в размер и распариваются в водных ваннах при температуре 40–80 °С. Пропаренная заготовка лущится в гладкую, теплую чуть влажную ленту шпона, которая затем проглаживается в валках и сушится на транспортере в горячей печи. Следующий этап — склеивание листов. На наружные, более качественные слои, которые называют «рубашками» клей не наносится. Зато внутренние слои шпона промазываются с двух сторон. Направ­ление волокон в листах смежных слоев — взаимно перпендикулярное, что придает изделию дополнительную прочность. Фанера толщиной до 8 мм считается тонкой, 8–12 мм — средней, а свыше 12 мм — толстой. После прессования слоеного пирога из промазанных клеем листов при высокой температуре смола на основе формальдегида застывает и приобретает новые свойства: не растворяется в воде, не размягчается и надежно скрепляет листы между собой. По типу влагостойкости клееная фанера делится на следующие марки: ФСБ — повышенной, ФК и ФБА — средней и ФБ — ограниченной. Еще большей влагостойкостью обладает бакелизированная фанера, у которой внешние листы пропитаны бакелитовыми смолами, — ими же она и склеена. Бакелизированную и влагостойкую клееную фанеру применяют для обшивки внешних частей дома, изготовления сэндвич-панелей и многоразовой опалубки. Мате­риалы марок ФК, ФБА и ФБ лучше использовать внутри помещений с нормальной влажностью. Деко­ра­тив­ная фанера облицована строганым шпоном и дополнительно покрыта пленкой или бумагой. Ее обычно применяют для внутренней отделки стен и перегородок. Другой материал, известный так же давно, как и фанера, — древесно-стружечные плиты (ДСП). Впер­вые их стали производить в конце 1930-х гг. в Германии. Побуди­тель­ным мотивом стало стремление экономных немцев использовать многочисленные отходы деревообработки. Изготавливаются ДСП путем горячего прессования из крупнодисперсной стружки, которую получают из отходов деревообработки. Обра­батывают их карбамидо-, феноло- или меламиноформальдегидной смолой, а также гидрофобизирующими, антисептическими и другими добавками, благодаря чему плита приобретает особую прочность и долговечность. К неоспоримым достоинствам материала относятся легкость, простота обработки и дешевизна в сравнении с цельными пиломатериалами. В строительстве ДСП применяются для сооружения кровель и внутренних перегородок. Главным конкурентом ДСП яв­ляются плиты из мелкодисперсных фракций (МДФ). Сравнитель­ные физико-механические показатели обо­их видов плит приведены в табл. 1. Основным сырьем для производства МДФ служит древесное волокно, полученное путем двукратного перемола в мельницах-дефибраторах распаренной технологической щепы. Готовое волокно подается при помощи сжатого воздуха в пневмопровод, где происходит его опыление сначала парафиновой эмульсией, затем водным раствором карбамидоформальдегидных смол и в конце — раствором кислотного отвердителя. Распыление всех этих компонентов происходит в противоток древесному волокну. Обработанное волокно поступает затем на формовочную линию, где происходит формирование первичного «ковра», который поджимается по ходу линии до нужной толщины. После этого на горячих ленточновалковых прессах происходит окончательное уплотнение массы и отверждение связующего. Первоначально плиты МДФ ис­пользовались для производства ме­бели. Однако со временем сфера их применения значительно расширилась. Из этого материала сегодня делают стеновые панели, подоконники, основу для изготовления ламинированной половой доски, экраны для радиаторов, двери, оконные рамы и т. д. Существенно отличаются от ДСП и МДФ ориентированные стружечные плиты (международное обозначение Oriented strand board — OSB), которые стали производить в конце 1970-х гг. в США и Канаде. Диа­пазон размеров стружки здесь за­метно больше: длина может состав­лять 75–150 мм, ширина?— 10–25 мм, толщина — 0,5–0,75 мм. Осмоленная щепа указанных параметров с помощью специальных шнековых укладчиков раскладывается так, что в верхнем слое она идет вдоль длины плиты, в среднем — поперек, в нижнем — снова вдоль. Принцип укладки полностью аналогичен правилам формирования фанеры, однако производительность процесса значительно выше, кроме того, намного шире выбор исходного древесного сырья. При изготовлении OSB в качестве связующих применяются феноло- и карбамидомеламиноформальдегидные смолы, а также эфиры изоцианатов. Связующее состоит из собственно смолы, наполнителя и отвердителя, процесс полимеризации которого завершается через несколько месяцев после прессования. Набранный ковер подвергается горячему прессованию при температуре 165–175 °С с использованием многоэтажных или ленточновалковых прессов. OSB обладают средней плотностью 685 кг/м3, и прочностью при изгибе 45 МПа (прочность фанеры аналогичной плотности составляет 57 МПа), не расслаиваются, не трес­каются, не коробятся и легко обрабатываются обычными строительными инструментами. Самой распространенной областью их применения является создание несущих конструкций под кровельную черепицу. Однако в пос­леднее время материал все чаще стали использовать для обшивки наружных и внутренних стен, черновых и мозаичных полов, перекрытий и конструктивных элементов зданий. Все выше перечисленные материалы содержат канцерогенное ве­щество — формальдегид, средне­суточная предельно допустимая концентрация которого в помещении, согласно санитарно-гигиеническим нормам, установленным в России, не должна превышать 0,003 мг/м3. Между тем проведенные испытания показывают, что, например, при температуре 20 °С OSB создают в воздухе испытательной камеры концентрацию формальдегида в 0,087 мг/м3, что в 29 раз выше установленных норм, а при 40 °С — 0,230 мг/м3, т. е. в 76 раз выше нормы. На практике это не означает, что человек немедленно почувствует себя плохо, находясь в доме, облицованном OSB. Но во время обогрева помещений у людей, страдающих астмой или аллергией, могут возникнуть проблемы, да и в организме здоровых людей содержание канцерогенов может заметно увеличиться. Существует два способа радикально снизить уровень выделения вредных летучих веществ из фанеры, ДСП, МДФ и OSB: во-первых, вводить в композицию связующего добавки-детоксиканты, во-вторых, обрабатывать поверхности плит специальными грунтовками. И если добросовестность производителя материалов не всегда можно проверить, то второй способ доступен любому желающему, и им не следует пренебрегать. Заметно меньшим выделением вредных летучих веществ отличаются твердые древесно-волокнистые пли­ты (ДВП). Это объясняется тем, что содержание фенолоформальдегид­-ной смолы по отношению к сухому волокну составляет в них всего 2,5–3% тогда как в ДСП, МДФ и OSB-плитах — 11–14%. Так же, как и другие плитные материалы, ДВП производятся из древесного волокна, получаемого путем размола пропаренной щепы. Существует два разных типа материала для разных сфер применения: уже упомянутые твердые плотностью 600–800 кг/м3 и мягкие — 120–300 кг/м3. Твердые ДВП (ДВП-Т) могут производиться мокрым и сухим способами. При первом нанесение всех необходимых компонентов на древесное волокно осуществляется в водной среде, а при втором — в воздушной методом пневмораспыления. ДВП-Т, произведенные мокрым способом, имеют различные поверхности — одну глянцевую, другую шершавую. У плит произведенных всухую обе стороны гладкие. После процесса горячего прессования материал в течении 3—6 ч подвергают дополнительной термообработке в камерах потоком горячего воздуха для придания дополнительной прочности и водостойкости. Предел прочности ДВП-Т при изгибе составляет 28–35 МПа, водопоглощение за сутки — 20–24%. В строительстве они используются в основном в качестве звукоизолирующего и чернового материала, из которого делают подложку для пола, прокладку для стен и потолка. Отдельную группу составляют мягкие ДВП (ДВП-М), которые произ­водятся путем сушки ковра на сетке отливочной машины без горячего прес­сования. Материал характеризуется высокой пористостью и малой теплопроводностью — 0,045–0,055 Вт/(м?К), но низкая прочность позволяет ис­пользовать его только в качестве тепло­изоляции. Важно отметить, что ДВП-М не выделяют никаких вредных химических веществ и являются экологи­чески чистым материалом. Древесно-плитные материалы с минеральными связующими Наряду с формальдегидными смолами, для создания ДПМ используются минеральные связующие — цемент, магнезит, гипс. Одним из старейших материалов в этой линейке считается фибролит. Его изготовление на магнезиальном вяжущем освоили в Австрии еще в конце XIX в., а цементный фибролит начали выпус­­кать с 1928 г. Основой для фибролита является тонкая и длинная (250–500 мм) струж­ка из древесины мягких пород. Свя­зующим может быть цемент или магнезиальное вяжущее — комбинация хлористого магния и жженой магнезии. В настоящее время фибролит изготав­ливается методом ленточного прессования при давлении порядка 0,5 МПа. В зависимости от плотности фибролитовые плиты подразделяются на теплоизоляционные (300–350 кг/м3) и конструкционные (от 500 кг/м3). Физико-технические параметры фибролита в сравнении с другими материалами на минеральных связующих приведены в табл. 2. Прочность магнезиального фибролита несколько выше, чем цемент­ного, однако он сильнее впитывает влагу. Водопоглощение составляет 35–45%, и при влажности порядка 35% он может поражаться грибком. Поэтому современные технологи произ­водства этого материала включают в себя еще и стадию минерализации древесной стружки, что позволяет ей успешно противостоять биологичес­ким воздействиям, эрозии и гниению. Тем не менее, применяя низко­плотный фибролит для теплоизоляции стен, кровли и перекрытий, необходимо защитить его от увлажнения. Одно из основных назначений конструкционного фибролита — несъемная опалубка в монолитном домостроении, например при сооружении коттеджей, многоэтажных зданий, хозяйственных построек. Данная технология не требует привлечения тяжелой техники и позволяет сущест­венно снизить затраты на строительство. Однако следует помнить, что шероховатая поверхность фибролита потребует серьезных штукатурных работ или облицовки. Сырьем для изготовления стружечно-цементных плит (СЦП) служит древесная щепа длиной 50–70 мм. Объемная доля древесного наполнителя достигает 80–90%, остальное приходится на связующее из портландцемента, жидкого стекла и минерализующих добавок. Помимо щепы могут использоваться стебли хлопчатника, камыш, тростник, солома и т. п. Плиты изготавливаются методом холодного прессования с последующим набором прочности в сушильных камерах. СЦП, как и фибролит, успешно применяются для производства не­съемной опалубки, а в малоэтажном строительстве для монтажа кровель, наружных и внутренних стен, перекрытий и чернового пола. Плиты можно резать, фрезеровать, сверлить, соединять гвоздями и шурупами. Структура поверхности обеспечивает хорошее соединение со штукатуркой и бетоном плюс отличные звукоизолирующие характеристики. Технология производства цемент­но-стружечных плит (ЦСП) была придумана в 1930-е гг. в США, но практическую разработку получила уже в Европе благодаря совместным усилиям швейцарской фирмы «Дури­зол» и германской «Бизон-Верке». В?СССР выпуск ЦСП начался только в конце 1980-х гг. Как явствует уже из названия, основную долю в общем объеме материала составляет це­ментное связующее, а на древесную стружку приходится не более 25%. Для минерализации используются добавки в виде жидкого стекла и серно­кислого алюминия. Плиты лучшего качества получаются при использовании резаной тонкой и гладкой стружки длиной не более 4–5 мм. После обработки в смесителе минеральными добавками к стружке добавляется цемент и вода. После тщательного перемешивания в специальном устройстве происходит формирование цемент­но-стружечно­го ковра, который сос­то­ит из трех слоев. Два наружных?— делаются из мелкодисперсной струж­­ки — для получения гладкой поверхности, а внутренний из крупнодисперсной для придания плите большей прочности. Следующий этап — холодное прес­сование под давлением 1,8–2 МПа. Для ускорения процесса застывания цемента штабели из плит перемещаются в камеру твердения и затем на кондиционированном складе изделия минимум 10 дней набирают окончательную прочность. Готовые плиты имеют гладкую цементовидную поверхность. В зависимости от точности соблюдения геометрических размеров ЦСП подразделяются на две марки — ЦСП-1 и ЦСП-2. В качестве конструкционного материала применяют плиты ЦСП-1. Прежде всего — в сборных конструкциях для сооружения фасадов, перегородок, полов, потолков. Бла­годаря высокой влаго- и атмосферостойкости они могут использоваться для устройства плоских кровель вместо цементно-песчаной стяжки. Бо­лее ровные, с минимальной по­грешностью геометрических размеров ЦСП-2 применяются в качест­ве облицовочного материала при создании навесных фасадов и других отделочных работах. В заключение необходимо отметить, что все плиты на минеральных связующих являются материалом, практически безупречным в экологическом отношении. Они не выделяют никаких вредных летучих веществ, не электризуются и не экранируют естественные электромагнитные по­ля, обладают высокой стойкостью к воздействию окружающей среды и относятся к классу пожаробезопасных материалов. Древесно-полимерные композиты В древесно-полимерных композитах (ДПК) древесина смешивается с полимерами. В отличие от прежде выпускавшихся ДПМ их изготавливают не прессованием, а путем экструзии древесной муки, полимеров и комплекса специальных химических добавок. В результате получается материал, который обладает свойствами и дерева, и полимера. ДПК легки, влагостойки, приятны на ощупь, обладают стабильностью формы, высокой прочностью и огнестойкостью. По физическим и механическим свойствам они занимают промежуточное положение между деревом и пластмассой (см. табл. 3). Для производства ДПК могут применяться любые термопластичные полимеры и их смеси, но на практике чаще всего используются: полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид. В?настоящее время до 70% всех произ­водимых в мире ДПК выпускаются на основе полиэтиленовой матрицы. Регулируя соотношение полимера и древесного наполнителя, доля которого может доходить до 90–95%, а также вводя разнообразные добавки-модификаторы, можно создавать материалы с заранее заданными свойствами. ДПК с высоким содержанием наполнителя (70–90%) больше напоминают древесину, с низким (40–60%) — пластмассу. Сущест­вующие технологии позволяют наносить на такие изделия тонкий облицовочный слой пластика непосредственно в процессе выдавливания в экструдере. В настоящее время ДПК в основном используются для производства «садового паркета» (декинга) — напольной доски или модулей для мощения садовых дорожек и террас. Однако сфера их применения расширяется. Из ДПК делают баллюстрады, оконные и дверные профили, сайдинг, штакетник, кровельные элементы и т. д. Сегодня трудно сказать, смогут ли древесно-полимерные композитные материалы потеснить традиционные плиты на основе формальдегидных смол. Однако, несомненно, по мере совершенствования технологий экструдирования и формования мы сможем получить плиты улучшенной геометрии, уменьшенной толщины, а самое главное — совершенно безопасные с экологической точки зрения. ДПК открывают перед архитекторами и строителями новые возможности использования плитных материалов — необходимо лишь правильно оценить их и реализовать. Марина Народовая, фото автора