Статьи

Мальцев Вадим Васильевич , д.х.н. Академик РАЕН , зам.Генерального директора ОАО «Гипролеспром», Главный эколог деревянного домостроения.

Доклад на ХХ международной научно-практической конференции разработчиков, производителей и потребителей.

Широкое применение древесно-плитных материалов в деревянном домостроении потенциально позволяет кратно повысить производительность труда и снизить себестоимость строительства и отпускную цену за 1 М² жилья. На практике эти факты были доказаны в Российском деревянном домостроении на примере использования древесно-минеральных плитных материалов двух разных типов при реализации проектов каркасно-обшивных домов. Использованные при этом древесно-минеральные плитные материалы (ДМПМ) соответствуют всем пяти признакам экологической безопасности:  химической, физической, биологической, пожарной и механической. Дома построенные из ДМПМ реализуются по цене 13 – 14 тыс. рублей за 1 М²  Недостатком ДМПМ является высокая плотность (870 – 950 КГ/М³ ) и высокое водопоглощение, впрочем, водопоглощение древесно-стружечных материалов на основе формальдегидсодержащих смол- фанера, ОСБ, ДСП, МДФ, (ДПМФ) заметно выше и достигает 54% за сутки выдержки в воде. Выпускаемые настоящее время ДПМФ имеют значительно меньшую плотность и высокую технологичность. Но они имеют очень серьёзные недостатки с точки зрения экологической безопасности:  не соответствуют требованиям  химической безопасности по уровню выделения в воздух помещений формальдегида (превышение в 10-30 раз по сравнению с ПДК_СС , принятой в РФ) , имеют очень высокое водопоглощение на уровне 50% по ГОСТ, сильно разбухают в воде, а некоторые не только разбухают по толщине но и начинают разрушаться, как это происходит с плитами ОSB. В предыдущих докладах и статьях я уже представлял результаты работ позволяющих радикально снизить или полностью предотвратить выделение формальдегида из ДПМФ за счёт введения детоксикантов в состав композиций для получения ДПМФ, клея для производства фанеры  или путём поверхностной обработки ДПМФ детоксицирующими грунтовками. На прошлогодней ХIХ Международной научно-практической конференции я докладывал о научно-технических решениях , позволяющих  снизить водопоглощение всех типов ДПМФ в среднем с 50% до 2,5%. Тем самым были обеспечены реальные пути по существенному улучшению эксплуатационных и экологических характеристик ДПМФ. Важно отметить что в течении 2013 г. техническое решение по детоксикации ДПМФ за счёт их обработки в построечных условиях грунтовкой детоксицирующей «ВАСИЛОЛ»оказалось интенсивно востребованным потребителями- владельцами жилья, построенного с применением ДПМФ. Таким образом доказана практическая реальность , эффективность и востребованность способа ликвидации химической опасности ДПМФ. Однако на фоне успехов в этой области высветились и недостатки предложенного решения с применнием грунтовки детоксицирующей «ВАСИЛОЛ» : 1. «ВАСИЛОЛ» образует на поверхности ДПМФ белый непрозрачный слой, что не позволяет, например, использовать его для детоксикации мебели, изготавливаемой из ДПМФ (а это сильнейший источник выделения формальдегида в воздух помещений). Проблематична также эффективность обработки «ВАСИЛОЛОМ» ДПМФ  наружных поверхностей домов, так как покрытие образуемое «ВАСИЛОЛОМ» недостаточно водостойко. В связи этими обстоятельствами были продолжены начатые раньше работы по совершенствованию состава антипирена-детоксиканта «АЛАПИРЕН» . Исключительная особенность этого продукта состоит в том, что получаемый на производстве товарный продукт представляет собой прозрачный бесцветный водный раствор без запаха. Этот раствор очень хорошо смачивает древесину, проникая глубоко в её поры. В процессе нанесения на древесину и ДПМФ «АЛАПИРЕН» попутно уничтожает грибок и его споры, обеспечивая первичный эффект биозащиты.  Однако самые важные процессы происходят после пропитки деревянных конструкций из ДПМФ. После пропитки «АЛАПИРЕН» вступает в две химические реакции:

               1. «АЛАПИРЕН» взаимодействует с воздухом и в результате реакции в порах древесины и на поверхности ДПМФ образуются полупрозрачные нанокристаллы, которые вообще не растворимы в воде.

«АЛАПИРЕН»                     воздух                  нанокрисаллы антипирена-детоксиканта

Образующиеся нанокристаллы являются сильнейшими антипиренами и в то же время избирательно сорбируют выделяемый из ДПМФ формальдегид, превращая его в полимер- полиоксиметилен, который при эксплуатации уже не отщепляет формальдегид:

nСН₂ О                нанокристаллы ( О- СН₂ )-О-СН₂ –О-СН₂

                                                                                                                n-2

Изобретение «АЛАПИРЕНА» позволило решить нерешённую ранее никем задачу- огнезащиту наружных деревянных конструкций при помощи «АЛАПИРЕНА» который не вымывается водой и в тоже время, в виду своей прозрачности не искажает внешнего вида деревянной конструкции, к чему много лет стремятся заказчики и владельцы деревянных домов.

               Помимо этого, реальное наличие «АЛАПИРЕНА» позволяет детоксицировать и защитить от возгорания мебель, основой которой является ДСП или МДФ, а декоративная отделка осуществлена натуральным шпоном, который хорошо смачивается и пропитывается «АЛАПИРЕНОМ» , то есть детоксицировать такую мебель, как активный источник выделения формальдегида. Огнезащитой и детоксикацией действия «АЛАПИРЕНА» не ограничивается. Здесь необходимо напомнить, что в составе древесины находится 23-27% лигнина. По результатам многочисленных исследований, лигнин представляет собой разветвлённый полимер средней молекулярной массы (около 11000). Основные полимерные цепочки лигнина образованных эфирными и углеродными связями  СН₂- СН-О-СН₂ – СН-О – боковые группы представляют собой метоксил замещённые фенолы: С₉Н_8,8О_2,4 (ОСН₃)_0,96   -общая формула лигнина  На одну О-СН₃ группу лигнины содержат 1,15 –ОН группы, из них примерно 0,3 от общего числа фенольные гидроксилы.

                                                                       + «АЛАПИРЕН» -4 реакции на воздухе

                                                                       Остаток салициловой кислоты

 Поскольку образующаяся салициловая кислота или её производные связаны ковалентной связью с цепочкой лигнина, то она не вымывается дождевой водой, а сам лигнин не растворяется в воде. Отсюда следует, что антигрибковый эффект после обработки древесины «АЛАПИРЕНОМ» будет сохраняться весь срок эксплуатации конструкции.

Для определения огнезащитной эффективности «АЛАПИРЕНА», «ДИАФОСА-Р-50, и «ВАСИЛОЛА», готовили образцы ДСП, фанера, ОСБ, МДФ по ГОСТ 30244 и ГОСТ 12.1.044-89 (показать на экране установку):длина 150 мм, ширина 35 мм. Расстояние между нижним концом образца и верхним срезом горелки 5 мм. Длина языка пламени 40мм. Время поджига  60 сек.. исходя из двух позиций: А) образец должен загореться,  Б) время поджига не должно превышать 150 сек. (2,5 мин.). В связи с этим время поджига для всех образцов было 60сек.

Фанера  6 мм.  ФК  НШ    ГОСТ  3916.2-96

ОСП   10мм.                      -

ДСП   16 мм.                     ГОСТ   10632-89

МДФ  10мм.                      ТУ-5536-026-00273643-98

Классификацию горючести указанных образцов проводили по следующим критериям (таб. 1 ) ГОСТ-30244

Табл. 1. Параметры горючести для различных групп горючести

 Для испытаний на горючесть для каждого вида ДПМФ использовали по 3 образца со следующей обработкой :  1. «ДИАФОС-Р50   2. «АЛАПИРЕН»   3. «ДИАФОС-Р-50» + «ВАСИЛОЛ» и по 3 контрольных образца ничем не обработанных.

Перед обработкой все образцы сушили до постоянного веса при температуре 60 ⁰ С. По результатам испытаний каждого вида образцов, подсчитывали средние показатели, значения которых приводятся в Таблице 2.

 Табл. 2. Средние показатели горючести и группы горючести основных типов ДПМФ, исходных (контрольных) и обработанных антипиренами-детоксикантами (среднее) время поджига  60 сек.

 Полученные результаты являются предварительными т. К. метод огневой трубы является рабочим лабораторным методом, однако предыдущая практика показала, что результаты огневых испытаний образцов по этому методу как правило, подтверждаются испытаниями в сертифицированных лабораториях, а если имеются различия то небольшие. В любом случае в настоящей работе доказано:

1). Все современные ДПМФ являются сильно горючими- группа горючести Г 4.

2). Обработка ДПМФ антипиренами-детоксикантами «ДИАФОС Р- 50», «ВАСИЛОЛом», и «АЛАПИРЕНОМ» многократно снижает горючесть этих материалов и делает их пожаро- безопасными.

В связи с изложенным очень важно отметить, что в противоположность известным антипиренам для древесины, «ДИАФОС Р- 50», «АЛАПИРЕН» и «ВАСИЛОЛ» после испарения воды представляют собой составы, которые не разлагаются, не испаряются, не возгоняются и выполняют свои функции антипиренов-детоксикантов в течении всего срока эксплуатации обработанных деревянных конструкций из ДПМФ.  Это в свою очередь означает, что они могут без ограничений применяться в жилых помещениях любого типа.

В настоящее время промышленное производство «ДИАФОСА Р50» и «ВАСИЛОЛА» поставлено на постоянную основу, а промышленное производство «АЛАПИРЕНА» по усовершенствованной безотходной технологии начнётся в январе 2014 года.

 Разработчик:

 ______________________ Мальцев В. В.