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 ПДКСС , 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: С9Н8,8О2,4 (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
Группа горючести
|
Параметры горючести
|
Повреждение образца по длине %
|
Повреждение образца по массе
%
|
Продолжительность самостоятельного горения и тления в сек.
|
Г1
|
Не более 60
|
Не более20
|
0
|
Г2
|
Не более 85
|
Не более 50
|
Не более 30
|
Г3
|
Не более 85
|
Не более 50
|
Не более 300
|
Г4
|
Не более 85
|
Более50
|
Более 300
|
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.
Вид ДПМФ
|
Тип обработки образцов ДПМФ
|
Повреждение образца по длине %
|
Повреждение образца по массе %
|
Время
Самостоятельного
горения секунд.
|
Время
тления (дымления)
|
Группа горючести
|
Фанера 6мм.
|
Без обработки
|
Полное сгорание
|
98 %
|
184
|
-
|
Г 4
|
------
|
«ДИАФОС»-Р-50
|
43 %
|
0,76
|
0
|
0
|
Г 1
|
------
|
«ДИАФОС р-5+ «ВАСИЛОЛ
|
34 %
|
0,90%
|
0
|
0
|
Г 1
|
------
|
«АЛАПИРЕН
|
37 %
|
0,8 %
|
0
|
0
|
Г 1
|
|
|
|
|
|
|
|
ОСБ 10мм.
|
Без обработки
|
100%
|
79 %
|
350
|
232
|
Г 4
|
------
|
«ДИАФОС Р50
|
41 %
|
1,36 %
|
0
|
0
|
Г 1
|
------
|
«ДИАФО Р-50»+ «ВАСИЛОЛ»
|
38 %
|
5,17
|
0
|
0
|
Г 1
|
------
|
«АЛАПИРЕН
|
49 %
|
5,51
|
0
|
0
|
Г 1
|
|
|
|
|
|
|
|
ДСП 16мм.
|
Без обработки
|
88 %
|
39,72
|
280
|
600
|
Г 4
|
------
|
«ДИАФОС Р50»
|
51,2 %
|
3,48
|
0
|
0
|
Г 1
|
------
|
«ДИАФОС Р50» + «ВАСИЛОЛ»
|
|
|
|
|
|
------
|
«АЛАПИРЕН
|
49 %
|
4,01
|
0
|
0
|
Г 1
|
МДФ 10 мм.
|
К
|
93%
|
41%
|
240
|
625
|
Г 4
|
------
|
ДИАФОС-Р-50
|
64%
|
3,00%
|
35
|
24
|
Г 2
|
------
|
АЛАПИРЕН
|
52%
|
3,10%
|
0
|
6(дым)
|
Г 1
|
------
|
|
|
|
|
|
|
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.
Мальцев В.В.