Статьи

В настоящий период развития деревянного домостроения во всем мире сформировалось два различных подхода к огнезащите и биозащите деревянных конструкций.

Одна часть разработчиков и производителей деревянных домов считает огне-биозащиту деревянных конструкций совершенно необходимым элементом качественного деревянного дома.

Другая часть, например, в Германии, считает, что защитная обработка деревянного дома лишает его природной естественности и полезности. Мотивы противников защитной обработки деревянных конструкций, которые справедливо возражают против защитных составов, содержащих токсичные органические растворители, соли тяжелых металлов, токсичные для человека антисептики и антипирены.
 

Понимая мотивы противоречащих сторон, существует реальный выход из возникшего противоречия. Для создания безопасного, долговечного и недорогого деревянного дома необходима очень эффективная огне-биозащита деревянных конструкций, а также защита их от старения под действием солнца, влаги и кислорода воздуха.

Российские ученые и технологи нашли и реализовали на практике изящный и эффективный выход из этого положения. Суть созданных технических решений в области огне-биозащитных составов и материалов состоит в том, что эти составы и материалы обладают абсолютной экологической чистотой и строго отвечают четырем принципам экологической безопасности материалов и составов, применяемых в деревянном домостроении.

1. Химическая безопасность - составы и материалы не должны выделять в воздух помещений никаких вредных веществ.

2. Физическая безопасность – составы и материалы не должны накапливать статическое электричество, не должны экранировать естественные электромагнитные поля земли и космоса.

3. Биологическая безопасность – материалы и составы должны полностью блокировать образование грибков и размножение на поверхности болезнетворных микробов, а также не оказывать никакого биологического влияния на организм человека.

4. Пожарная безопасность – огнезащитные составы должны быть химически и биологически безопасными, не изменять внешнего вида древесины и обеспечивать для обработанной древесины группы горючести Г1 и Г2 для всех деревянных конструкций, а для стропильной системы и перекрытий только Г1.

В течение последних 15 лет специалисты ОАО Гипролеспром (бывший ФГУП «НИПИ Научстандартдом-Гипролеспром») разработали и внедрили в производство и строительство полный набор составов и материалов, отвечающих самым строгим экологическим требованиям и одновременно на самом высоком мировом уровне выполняющих функции огне-биозащиты деревянных конструкций и замедляющих их старение.

Отдельно необходимо остановиться на вопросе огнезащиты деревянного дома.

Быстрый рост объёмов деревянного домостроения за последние 5-7 лет в РФ существенно обострили проблему эффективной огнезащиты деревянных конструкций, особенно – несущих. В соответствии со СНИП 21-01-97 важнейшими показателями огнестойкости конструкций является время потери несущей способности «R», выраженное в минутах (например, значения R 90, R 120 являются очень хорошими показателями).

Конструктивная пожарная опасность, обозначаемая «К», указывает на вклад конструкции в распространение пожара, его значение К1 соответствует малопожароопасным конструкциям. Для зданий 1-й степени огнестойкости требуется значение R 120 мин., для 2-й – R 90 мин. Для мансардных этажей R несущих деревянных конструкций должна быть не менее 45 мин. с нулевым пределом распространения огня.

Помимо обеспечения высокой огнестойкости и малой пожарной опасности огнезащитные средства XXI века должны соответствовать следующим требованиям.

1. Нетоксичность огнезащитного средства – т.е. отсутствие выделений в воздух вредных веществ при эксплуатации огнезащищённой конструкции и минимальные выделения при пожаре.

2. Долговечность сохранения огнезащитных свойств.

3. При огнезащите клеёных деревянных конструкций огнезащитные составы не должны препятствовать склеиванию ламелей или вызывать расклеивание клеёного бруса.

4. Если деревянная конструкция подвергается атмосферным воздействиям, то состав не должен вымываться осадками или разлагаться под действием солнечной радиации.

Невыполнение этих требований на практике приводит к многочисленным осложнениям при эксплуатации деревянных конструкций, обработанных некачественными огнезащитными составами (жалобы на токсичность, быстрое прекращение огнезащитного действия, расклей клеёных конструкций и т.п.). Для полного соответствия современным требованиям к огнезащитным составам для деревянных конструкций, в т.ч. – требованиям ЕС (Европейского Союза) автор с сотрудниками изобрёл и наладил производство нового нетоксичного антипирена-антисептика «ДИАФОС-Р50», изготовляемого в виде прозрачного бесцветного водного раствора с 50 %-м содержанием основного вещества. Глубокая пропитка деревянных конструкций препаратом «ДИАФОС-Р50» (77 кг сухого вещества на 1 м³ древесины) обеспечивает 1-ю (высшую) группу огнезащитной эффективности и одновременно обеспечивает высшую грибостойкость (0 баллов по 6-балльной шкале).

Исключительным свойством препарата «ДИАФОС-Р50» является то, что он не вызывает расклея клеёного бруса (склеенного, например, клеем типа «Касколит»). Более того – предварительная пропитка ламелей препаратом «Диафос-Р-50» приводит к увеличению прочности клеевого шва в среднем на 15%.

«ДИАФОС-Р50» при эксплуатации пропитанных конструкций не испаряется, не возгоняется, не разлагается и при отсутствии вымывания работает сколь угодно долго. Для предотвращения вымывания (механического выноса водой) из конструкций наружного применения «ДИАФОС-Р50» перед применением смешивается с веществом, образующим с ним при плюсовой температуре водоневымываемый сетчатый сополимер. Сам «ДИАФОС-Р50» и его сетчатый сополимер прозрачны, бесцветны и совершенно не меняют внешний вид древесины.

Прекрасный результат дало применение препарата «ДИАФОС-Р50» как отвердителя в составе древесноплитных материалов в сочетании с минеральным антипиреном-детоксикантом «Алгид-Суперактив» – удалось получить, например, материал с горючестью Г2, а по эмиссии формальдегида – Е1.

Создание препарата «ДИАФОС-Р50» – уникального антипирена для древесины, тканей, поролона – стало возможным в результате использования молекулярного моделирования в рамках общей программы развития нанотехнологий в деревянном домостроении.

Второе новейшее техническое решение по созданию и применению водоневымываемых огнезащитных составов также было разработано с применением нанотехнологий. Нами был создан уникальный нетоксичный нелетучий состав «Алапирен», работающий на огнезащиту по необычному механизму.

Исходный товарный продукт представляет собой прозрачный водный раствор предпродукта, который хорошо смачивает древесину и глубоко проникает в капилляры, одновременно убивая грибок и его споры. После обработки древесины состав начинает взаимодействовать с воздухом прямо в порах древесины и образует прозрачные бесцветные нанокристаллы антипирена абсолютно нерастворимые в воде, при этом обеспечивается 1-я группа огнезащитной эффективности такого препарата.

Огнезащитные свойства препарата «ДИАФОС-Р50» подтверждены «Сертификатом пожарной безопасности», выданным ВНИИПО РФ за номером ССПБ.RU.ОП.032.В.00216 от 29.11.2005. Экологическая безопасность подтверждена «Гигиеническим заключением» № 77.01.03.214.П.04727.02.2 за подписью Главного государственного санитарного врача РФ Филатова Н.Н. Аналогичная сертификационная документация оформляется в настоящее время на новейший антипирен «Алапирен».

В реальных условиях эксплуатации деревянных конструкций и домов пропитки древесины огнезащитными составами недостаточно. Огнезащищённые конструкции из древесины необходимо защитить от увлажнения, загрязнения и старения защитно-декоративными составами долговременного действия. Для этих целей разработаны и внедрены в производство и применение долговечные нетоксичные вододисперсионные составы «Вуприн» - для отделки внутренних деревянных конструкций, и «Вупрекс» – для внешних конструкций. Оба декоративно-защитных состава изготавливаются как в бесцветном варианте, так и в тонированном виде с многочисленными оттенками. После проникновения в поры древесины оба состава образуют на поверхности прозрачные водостойкие плёнки не закрывающие текстуру древесины. Срок действия покрытия «Вуприн» – неограничен, а покрытия «Вупрекс» – 7 лет. Комбинированное использование препаратов «ДИАФОС-Р50» + «ВУПРИН» или «ДИАФОС-Р50» + «ВУПРЕКС» обеспечивает 1-ю группу огнезащитного действия препаратов, что подтверждено соответствующими «Сертификатами пожарной безопасности» от ВНИИПО, а экологические характеристики подтверждены в «Гигиенических заключениях».

С целью достижения показателя огнестойкости деревянных конструкций на уровне R 90 или R 120 помимо глубокой пропитки препаратом «ДИАФОС-Р50» предлагается дополнительная огнезащита деревянных конструкций, предполагающая следующий комплекс действий:

• пропитка элемента деревянной конструкции препаратом «ДИАФОС-Р50»;

• покрытие этого элемента клеевым составом (вспучивающимся или невспучивающимся), который при действии высоких температур образует прочный коксовый слой;

• приклеивание с помощью этого клеевого состава на элемент деревянной конструкции негорючего нетоксичного рулонного нетканого материала «СТЕШЕР» из ультратонкого стеклянного волокна с экстремально высокими теплоизоляционными свойствами с температурой плавления ~800ºС.

При действии пламени материал «СТЕШЕР» на длительное время задерживает нагревание деревянной конструкции, а карбонизирующийся клеевой состав препятствует доступу кислорода к древесине.

Помимо этого при температуре выше 350ºС древесина, пропитанная препаратом «ДИАФОС-Р50», образует кокс и воду и не воспламеняется.

С точки зрения экономики нет альтернативы каркасному деревянному дому, в котором стены первого этажа будут сделаны из опилко-бетонных блоков, а заполнением каркаса стен следующих этажей и перекрытий послужат отходы деревянного производства (опилки и стружка) при изготовлении оконных рам, дверей, стропил и балок перекрытий. Вся древесина или 100% поставляемого с лесозаготовки кругляка должны идти в дом. Только тогда дом станет дешевым и доступным для большинства людей.

Внешняя стена каркаса – СЦП (стружечно-цементная плита), внутренняя – вагонка.

1. МИКАУТ-1 - состав для обесцвечивания и уничтожения плесневых грибков а древесине, бетоне, краске, штукатурке и т.д. «МИКАУТ-1» уничтожает и обесцвечивает любые виды грибков на древесине, а также любые типы жуков – древоточцев и термитов, и представляет собой прозрачную, слегка зеленоватую жидкость со слабым запахом хлора. После уничтожения грибковых колоний «МИКАУТ-1» исчезает, не оставляя ни запаха, ни каких либо других вредных последствий.

2. БОРАНС - антисептик–антипирен–антистатик для полимерных и древесных материалов. «БОРАНС» используется также как компонент водных растворов, применяющихся при получении огнестойких тканей, для антисептирования и придания огнестойкости древесным материалам, служит эффективной защитой пиломатериалов в процессах транспортировки и хранения.

3. АЛАПИРЕН - водоневымываемый, нетоксичный антипирен для эффективной огнезащиты древесины и внешних деревянных конструкций.

Это нетоксичный, высокоэффективный, водо-невымываемый антипирен для придания высокой огнестойкости деревянным конструкциям, выпускается в виде водного раствора, которой обладает высокой пропиточной способностью, в том числе для хвойных пород древесины. После обработки материала водным раствором предпродукта вода испаряется в нормальных условиях, а действующая часть состава при действии воздуха переходит в водонерастворимое состояние, одновременно прочно закрепляясь на волокнах древесины. При обработке наружных деревянных поверхностей «АЛАПИРЕН» будет действовать не менее 10 лет, не подвергаясь изменениям и сохраняя высокий антипиренный эффект. После обработки древесины «АЛАПИРЕНом» и выдержке на воздухе, поверхности можно лакировать, красить, тонировать и т.д.

4. ВУПРЕКС – декоративно-антисептирующий состав для обработки наружных поверхностей древесных материалов и конструкций.

Изготавливается на основе водной дисперсии светостойкого полимера и содержит водо-нерастворимый нетоксичный антисептик и добавки, обеспечивающие морозостойкость до -60ºС. Позволяет получать до 30 древесных оттенков и не имеет механизма растрескивания. Обладая антигрибковыми свойствами, гидрофобностью и декоративными качествами, состав «ВУПРЕКС» надежно защищает покрытую поверхность древесины от старения и гниения.

5. ВУПРИН – долговечный эффективный малотоксичный взрыво-пожаробезопасный водно-дисперсионный состав для одновременного антисептирования и огнезащиты деревянных деталей и конструкций внутри помещений, зданий и сооружений. «ВУПРИН» обладает хорошими антисептическими и огнезащитными свойствами, технологичен в применении. Обеспечивает необходимую глубину пропитки, образует полуглянцевую прозрачную пленку на обрабатываемой поверхности. Состав «ВУПРИН» может быть тонирован концентратами красителей.

6. ДИАФОС-Р50 - эффективный нетоксичный, нелетучий органоминеральный, реакционно-способный антипирен с неограниченным сроком действия для древесины, тканей и полимерных материалов. Исключительной особенностью «ДИАФОС-Р50» является его способность взаимодействовать с формальдегидом с образованием реакционно-способных олигомеров, а также вступать в реакцию сополимеризации с карбамидо- и фенолформальдегидными смолами с образованием полимерного водо-нерастворимого антипирена. Это свойство «ДИАФОС-Р50» позволяет рассматривать его как исключительно перспективный продукт для производства водо-нерастворимых огнезащитных составов для технических тканей и наружных деревянных конструкций. Система долговечной пропитки деревянных конструкций и стен внутри дома " ВУПРИН" + "ДИАФОС-Р50" позволяет обеспечить коэффициент возгорания дома от R=45 мин до R=120 мин.

7. СИСТЕМА ЗАЩИТЫ СТРОПИЛЬНЫХ СИСТЕМ: "ВУПРИН" + "ДИАФОС-Р50" + "СТЕШЕР" («стеклянная шерсть» приклеенная на балки стропильных систем клеем ТЕТРАКОЛЛ 1-Д).

Такая конструкция не дает дереву нагреваться и поступать воздуху для горения древесины. Такая конструкция полностью пожаробезопасна.

Материал "СТЕШЕР" может быть заменен на "БАШЕР" (базальтовое пробивное волокно, полученное без использования формальдегидных смол в качестве связующего). Но "БАШЕР" значительно уступает "СТЕШЕР" по стоимости, т.е. температура плавления базальта является очень высокой и энергозатраты на ее производство также существенные.

8. ЛЕДОР – вододисперсионный, нетоксичный, взрывопожаро-безопасный, однокомпонентный лак для паркета и деревянных полов.

Цель разработки создать нетоксичный паркетный лак для замены высокотоксичных паркетных лаков на органических растворителях.

Основой нетоксичного вододисперсионного лака «ЛЕДОР» являются высоко качественные ак¬риловые дисперсии, которые в присутствии специальных добавок прекрасно смачивают и пропитыва¬ют поверхность паркета, а после высыхания образуют высокопрозрачный износостойкий слой. Лак практически не пахнет, при нанесении и эксплуатации не выделяет вредных веществ, не электризует¬ся (т.к. в его состав вводится эффективный антистатик) и придает паркету приятный вид.

9. ТЕТРАКОЛЛ 1-Д - однокомпонентный воднодисперсионный нетоксичный клей для древесины, холодного способа отверждения.

Клей «ТЕТРАКОЛЛ 1-Д» предназначен для склеивания деревянных изделий и конструкций мебели, шиповых соединений столярных изделий, шпона, бумаги, картона и т.п. Использование смеси водных дисперсий и присутствие специального пластификатора улучшает эластичность клеевого шва и повышает его прочность. Клей стабилен при хранении, морозостоек (5 циклов замораживания и размораживания), нетоксичен, взрыво-пожаробезопасен. В отличие от ПВА-дисперсий, клей «ТЕТРАКОЛЛ 1-Д» образует более водостойкий клеевой шов, не рассыхающийся при эксплуатации при пониженной влажности воздуха.

10. ВАСИЛОЛ – грунтовка, краски, побелки и клеи, связывающие формальдегид, фенол и метанол. Применение составов типа «ВАСИЛОЛ» позволяет полностью предотвратить выделение в воздух помещений паров фенола, снизить в 10-15 раз выделение паров формальдегида.

Композиции «ВАСИЛОЛ», изготовляемые в виде детоксицирующих грунтовок, красок, не пылящих побелок и клеев для обоев, предназначенные для обработки внутренних поверхностей помещений, отделанных материалами, выделяющими формальдегид, фенол и метанол (ДСП, ДВП, ОSB, фанеры, минераловатные утеплители, пенофенопласты и т.п.). После высыхания грунтовки на нее могут наноситься любые краски или приклеиваться любые иные материалы.

Покрытия, образуемые составами типа «ВАСИЛОЛ», не горят, не разрушаются при действии пламени, по огнезащитной эффективности относятся к 1 группе (средства обеспечивают получение трудно сгораемой древесины), нетоксичны, взрыво-, пожаробезопасны, не оказывают воздействия на кожу.

1. Разработан кровельный материал ЭКОШИФЕР (экологический шифер) – продукт получаемый их обычного шифера (полупродукта) путем его обработке с наружной стороны краской "ДОКАС", а с внутренней стороны с приклеиванием (клей ТЕТРАКОЛЛ 1Д) на него материала "СТЕШЕР". Целью разработки этого материалы является замена экологически опасных битумных кровельных материалов, физически опасные металлических кровель и дорогих керамических кровель.

Нетоксичная краска ДОКАС применяется для наружной окраски конструкций и сооружений из железобетона, а также кирпича, дерева, кровельных и других материалов. Использование в составе краски водных акриловых дисперсий и специальных добавок обеспечивает высокую адгезию покрытия к различным поверхностям, а эффективные антифризы и светостабилизаторы – ее высокую свето-, влаго-, и атмосферостойкость. По данным испытаний в климатической камере срок службы краски с сохранением защитных свойств составляет не менее 15 лет. Краска не содержит органических растворителей, что обеспечивает ее взрыво-пожаробезопасность и нетоксичность в процессе работы и эксплуатации.

Рабочие инструменты промываются водой.

Рулонный материал «СТЕШЕР» (стеклянная шерсть) с толщиной 1,5-4 мм предназначен для утепления и звукоизоляции кровли, чердачных и междуэтажных перекрытий и стен. В данном случае используется для дополнительного укрепления шифера, обеспечивая его дополнительную прочность и не разрушения (разлетания осколков) шифера во время пожара. Клей ТЕТРАКОЛЛ 1Д при пожаре также образует кокс и воду, что также затрудняет разрушение шифера при пожаре. Материал имеет период подкрашивания краской "ДОКАС" с внешней стороны – 7..8 лет. При выполнении этого требования становится вечным кровельным материалом.

2. Разработан подкровельный материал "КРОНАС". Целью разработки этого материала является вытеснить экологически опасный рубероид и другие горючие подкровельные материалы.

3. Разработан кровельный материал "ЧЕПЛАР" (черепица плава резины) – продукт получаемый на основе отходов – колесных автопокрышек. Целью разработки этого материала является замена физически опасных металлических кровель и недолговечных цементно-песчанных и андулиновых кровель.

1. "СТЕШЕР" - рулонный теплозвукоизоляционный материал на основе ультратонкого стекловолокна Рулонный материал «СТЕШЕР» предназначается для утепления и звукоизоляции кровли, чердачных и междуэтажных перекрытий и стен. Применение материала «СТЕШЕР» особенно эффективно совместно с паро-теплоизоляционным материалом «ТЕПЛЕН», обладающим теплоотражающим действием. В зависимости от требований к уровню теплоизоляции, например, кровли или чердачных и межэтажных перекрытий, может быть использовано от 1 до 5 слоев материала «СТЕШЕР».

2. ТЕПЛЕН - рулонный теплозвукоизоляционный материал на основе ультратонкого стекловолокна. Нетоксичный, негорючий рулонный материал, предназначенный для теплоизоляции основных паркетных покрытий, тепло звукоизоляции межэтажных перекрытий, стенных перегородок и т.д. Основой материала является нетканый стеклохолст, изготовленный из ультратонкого стекловолокна и дублированный с металлизированной пленкой для гидроизоляции и пароизоляции.

Использование материала "ТЕПЛЕН" позволяет удваивать коэффициент термосопротивления деревянных стен в 2 раза. Так деревянная стена в 150 мм с приклеенным с внутренней стороны материалом "ТЕПЛЕН" обеспечивает теплосопротивление равное кирпичной стене толщиной в 1 м. Это лучший материал для теплоизоляции бань и идеальная подложка под паркет или половую доску для создания «теплого пола».

3. Отработана технология изготовления опилко-бетонных ТЕРМОБЛОКов (400х200х200) с использованием отходов деревообработки (древесных опилок древесины различных пород) со следующими характеристиками:

• Теплопроводность: λ = 0,12 Вт/(м·ºС),

• Плотность: ρ = 680..700 кг/м³,

• Коэффицент сопротивления сжатию: 30 кгс/см²,

• Горючесть – Г1 (не горючий).

Цель разработки материала является использование отходов деревообработки и замена дорогих кирпичей или бетонных блоков при изготовлении стен дома.

Эти блоки помимо того, что являются теплоизоляционными (для теплоизоляторов термосопротивление находится в пределах λ = 0,03..0,18 Вт/(м·ºС)), являются еще и конструкционными. Процент древесных опилок в блоке – до 65%.

И в отличие от ячеистых бетонов (пенобетон и газобетон) держат гвоздь, шуруп, и не требуют дополнительной второй стены для размещения настенных предметов в доме.

4. Отработана технология закладных ТЕРОС-БЛОКов (ТЕРОС – ТЕпло РОСсии) с использованием отходов деревообработки (древесных стружки и опилок древесины различных пород) со следующими характеристиками:

• Теплопроводность: λ = 0,10 Вт/(м·ºС),

• Плотность: ρ = 400..500 кг/м³,

• Коэффициент сопротивления сжатию:

- для опилок – 7 кгс/см²,

- для стружки – 20 кгс/см²,

• Горючесть – Г1 (не горючий).

Целью разработки материала является замена экологически опасных базальтовых и минераловатных утеплителей (которые выделяют фенол, формальдегид и метанол, т.к. в качестве связующего в этих материалах используются формальдегидные смолы), пенополистирола (выделяет стирол – эмбриогенный яд и имеет высокую температуру горения – до 1100ºС) и пенополиуретана (который выделяет огромное количество ядовитых веществ при пожаре и также имеет очень высокую температуру горения – до 1100ºС). Кроме того, ТЕРОС-БЛОКи также в отличие от ячеистых бетонов держат гвоздь и шуруп.

5. Получен засыпной материал ТЕРОС-МОНОЛИТ с использованием отходов деревообработки (древесных опилок древесины различных пород) без применения цемента, который твердеет внутри стены (каркаса) дома со следующими характеристиками:

• Теплопроводность: λ = 0,08 Вт/(м·ºС),

• Плотность: ρ = 380 кг/м³,

• Горючесть – Г2 (не поддерживающий горение),.

Целью разработки является использование отходов деревообработки и заменой ячеистых бетонов (пенобетон, газобетон) и эковаты при изготовлении заполняемых каркасных стен дома.
 

6. Доработанна ДВП (древесно-волокнистая плита мягкая теплоизоляционная) толщиной 10 мм обработанная антипиренами и антисептиками с приклеенной (клей ТЕТРАКОЛЛ 1-Д) на нее алюминиевой фольгой, которая имеет теплоизоляционные свойства эквивалентные кирпичной кладке толщиной 70 см.

1. Мальцев В.В., Николаев В.Г.

"Теплоизоляционные и кровельные материалы для малоэтажного деревянного домостроения"

- журнал: "Кровельные и изоляционные материалы" - №1, 2008 г.
 

2. Мальцев В.В.

Аналитический обзор:

"Экологически чистые огне- и биостойкие материалы для малоэтажного деревянного домостроения XXI века"

- М: ВНИИЭСМ «Промышленность строительных материалов», Выпуск 1-2, 2001 г.