Отделочные композиционные материалы и изделия с улучшенными санитарно-техническими свойствами Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 691:699.8

Г.Н. ШИБАЕВА, канд. техн. наук, Хакасский технический институт (Филиал Сибирского федерального университета, Абакан)

Отделочные композиционные материалы и изделия с улучшенными санитарно-техническими свойствами

В отделке помещений и в конструкциях малоэтажных зданий значительное место занимают древесные плиты — древесно-стружечные (ДСП), древесноволокнистые (ДВП) и цементно-стружечные (ЦСП). Предъявляемые к ним требования различны в зависимости от места применения: в конструкциях и наружной отделке зданий основными являются требования влаго- и атмосферостойкости, формостабильности и прочности, во внутренней отделке жилых, служебных и производственных помещений главными являются художественно-декоративные, санитарно-гигиенические свойства и влагостойкость [1].

Основными достоинствами применения древесных плит являются их небольшая стоимость и легкость обработки, основным недостатком — ограниченная способность выдерживать увлажнение. В связи с этим возникает необходимость повышения водостойкости, защиты от разбухания и коробления. Основными направлениями при этом является нанесение защитного покрытия (ламинирование, шпонирование, окрашивание водонепроницаемыми лакокрасочными составами) и пропитка плит гидрофобизирующими веществами. Кроме того, применение ДСП во внутренней отделке помещений ограничено выделением формальдегида из смол связующего плит. Существует ряд методов снижения выхода формальдегида [2]: при производстве плит — применение малотоксичных смол, введение в связующее акцепторов и сорбентов формальдегида (тиомоче-вины, меламина, резорцина, монтмориллонита, бентонитовой глины); при использовании плит — нанесение защитных малопроницаемых покрытий с введением в их состав акцепторов и сорбентов.

Для улучшения санитарно-гигиенических свойств отделочных древесных плит могут быть дополнительно поставлены два требования: влажная уборка и очистка поверхности; очистка воздуха помещений от накапливающихся производственных токсичных газов, бытовых запахов и т. п. В первом случае плиты покрывают водостойкими эмалями, допускающими влажное протирание поверхности. Во втором — защитно-отделочное покрытие должно включать мелкозернистые сорбенты, одновременно выполняющие декоративные функции [3]. В качестве таких сорбентов могут быть применены горные породы, содержащие монтмориллонит, цеолит, шунгит.

Были проведены исследования материалов и технологий в области повышения технологических и эксплуатационных свойств древесных плит. В результате разработаны методы их защиты зернистыми декоративно-защитными покрытиями [4, 5], сочетающие функции предохранения плит от коробления, уменьшения выделения формальдегида (при использовании ДСП) и очистки воздуха в помещениях. Предложенные составы покрытий и технология их нанесения позволяют добиться большей эффективности, чем традиционные ме-

тоды, например окрашивание эмалями и лакокрасочными составами на латексной основе.

Поверхность плиты подвергают гидрофобизирую-щей обработке во избежание коробления и разрушения, затем грунтуют и наносят клеящий слой, в который вта-пливают мелкозернистые материалы. Гидрофобизация производится погружением плиты в гидрофобизующий состав с последующей выдержкой в естественных условиях (20±2оС, влажность не более 60%) в течение суток. Как показали исследования, для гидрофобизирования могут быть использованы синтетические и натуральные олифы, латекс, кремнийорганические жидкости, а также расплав технической серы. В последнем случае обработка проводится при 150—155оС с последующим охлаждением в расплаве до 125—130оС. Такая пропитка улучшает гидрофизические свойства материала плиты: повышает водостойкость, уменьшает водопоглощение (рисунок) и набухание.

При этом прочность сцепления гидрофобизирован-ной поверхности с традиционными клеями, в том числе на водной основе, достаточно высокая, например в таблице показаны результаты определения прочности сцепления поверхности древесной плиты (ЦСП-1 плотностью 1339 кг/м3, толщина 12 мм) с полимерсиликатной клеевой композицией. Состав композиции следующий (мас. %): латекс 20—25; мраморная мука 40—50; натрий-силикат 13—15; кремнефторид натрия (отвердитель жидкого стекла) 1,4—1,5; вода — остальное.

Эксперимент показал, что прочность сцепления (0,35—0,5 МПа) сравнима с прочностью материала плит на разрыв (0,25—0,4 МПа), в том числе после гидрофо-бизации, однако работы по нанесению защитного покрытия не должны затягиваться до предела жизнеспо-

30

25 -

88

20

15 -

ч о со

10

1

2

1 1 3 1

5 10 15

Продолжительность увлажнения, сут

20

Влияние пропитки серой на водопоглощение образцов ЦСП при длительном выдерживании в воде [2]. Процент поглощенной серы образцами: 1 - 0% (необработанные); 2 - 8%; 3 - 24% и более

5

0

научно-технический и производственный журнал £J\±Jг\i>\'::

74 июнь 2011 Ы ®

Сцепление поверхности ЦСП с клеевым составом Прочность, МПа

Характеристика

Возраст клеевого состава 45 мин, поверхность плиты не обработана 0,5

Возраст клеевого состава 45 мин, поверхность плиты пропитана серой с поглощением 17-24% 0,43-0,49

Возраст клеевого состава 60 мин, поверхность плиты не обработана 0,35

Возраст клеевого состава 60 мин, поверхность плиты пропитана серой с поглощением 17-24% 0,38-0,43

Технические требования к прочности древесных плит при растяжении перпендикулярно к плоскости, не менее

Цементно-стружечные плиты по ГОСТ 26816-86 0,35-0,4

Древесно-стружечные плиты по ГОСТ 10632-89 0,25-0,35

Древесно-волокнистые плиты по ГОСТ 4598-86 0,3-0,32*

* Для мягких, полутвердых и твердых (группы Б) древесно-волокнистых плит показатель не нормируется.

собности клеевого состава. Отмечено, что при проведении испытаний отрыв происходит преимущественно (на 85—95%) по материалу плиты (когезионное разрушение), что свидетельствует о хорошей адгезии клея к древесным частицам.

Далее на рабочую поверхность плиты наносится клеящий слой. Для ДВП в качестве рабочей поверхности принимают рифленую сторону для повышения адгезионной прочности клеевого соединения. Как правило, вначале поверхность грунтуют. Для клеящего слоя предложено использовать следующие композиции:

а) 8—12%-й водный раствор натриевой соли карбок-симетилцеллюлозы, наполненный пылевидной фракцией цеолитсодержащей породы в количестве 15—20% (при гидрофобизации олифой); грунтовка осуществляется основной клеевой композицией краскопультом или пистолетом-распылителем;

б) полимерсиликатный состав, описанный выше (при гидрофобизации серой); грунтовка осуществляется основным клеевым составом или латексом, нанесением его жесткой щеткой (при этом наружная пленка серы превращается в порошок, который при смешивании с грунтом вулканизует каучук латекса, что повышает сцепление клеящего слоя с плитой).

Затем клеевой состав наносят в один-два слоя в зависимости от среднего размера зерен покрытия: для фракции 1,25—2,5 мм толщина клеящего слоя не менее 0,5 мм, для фракции 2,5—5 мм — не менее 1 мм. Ограничение по фракциям связано с тем, что более мелкие фракции снижают декоративно-художественную функцию покрытия, а более крупные имеют меньшую сорбционную способность (в случае применения в качестве зернистого материала сорбентов — горных пород, содержащих цеолит, монтмориллонит, шунгит и т. п.) и требуют увеличения расхода клеящего состава.

Технология нанесения зернистого материала на древесные плиты построена на основе существующих технологий декоративной обработки бетона, видоизмененных с учетом меньшей твердости, прочности, водостойкости и других особенностей обрабатываемого материала. Для бетона обычно используется механический способ набрызга зерен покрытия, однако меньшая прочность древесных плит может привести к повреждению их поверхности при ударах зерен, а при меньшей силе набрызга слабо закрепившиеся зерна осыпаются, загрязняются и образуют отходы, что повышает расход материала. Более приемлемо втапливание методом наложения сырой поверхности клеящего слоя на выровненный слой зерен, уложенный в расчетном количестве на дно формы. При этом часть вязкой массы проникает в пространство между зернами и более прочно сцепляется с ними. Предложено устройство, состоящее из формы-ящика с подвижно закрепленным дном и штанги с педалью, позволяющей вдавить находящийся в ящике зерновой материал в клеевой слой. Однако при-

менение такого метода нанесения зернового материала накладывает на клеящий слой определенные требования по вязкости: при переворачивании плиты слой не должен сползать с поверхности (при этом вязкость клеевого состава с помощью вискозиметра ВЗ-4 к моменту переворачивания плиты составляет не менее 60 с).

Плитки для внутренней отделки могут быть съемными, для чего на их тыльной поверхности водостойким клеевым составом крепятся застежки-липучки, клейкая лента или другие подобные крепления. При использовании зерен сорбента после эксплуатационного насыщения улавливаемыми газами слой сорбента смывается с поверхности плитки теплой водой, тщательно промывается в воде или моющем растворе, высушивается (прокаливается) в сушильном шкафу при температуре 300оС в течение часа для полного удаления влаги и сорбированных веществ. Далее происходит повторное нанесение на очищенную, промытую и высушенную поверхность плиток клеевого слоя и втапливание в этот слой зерен сорбента. Эта процедура позволяет поддерживать сорбционные свойства изделий в течение всего срока их эксплуатации.

Ключевые слова: древесные плиты, снижение токсичности, защитное покрытие, гидрофобизация, клеевые композиции.

Список литературы

1. Мальцев В.В. Древесно-плитные материалы. Взгляд химика-эколога // Материалы III Международного московского форума строительной индустрии «InterBuildCoN». Москва: ЦВК «Экспоцентр, 2008.

2. Варанкина Г.С. Снижение токсичности древесных плитных материалов // ЛесПромИнформ. 2011. № 1 (75). С. 134-139.

3. Бельчинская Л.И. Адсорбция формальдегида на минеральных нанопористых сорбентах, обработанных импульсным магнитным полем // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2009. Т. 45. № 2.

С 218_221

4. Патент 2244078 РФ, С2 МПК7 Е 04 F 13/00. Способ нанесения зернистого покрытия на древесные плиты и устройство для его осуществления / Г.Н. Шибаева, В.М. Хрулев, Р.Ш. Хасанов, Р.Р. Ибатуллин; патентообладатель Уфимский гос. нефтяной техн. ун-т. № 2003106496/03; заявл. 07.03.03; опубл. 10.01.05. Бюл. № 1; приоритет 07.03.03. 5 с.

5. Патент 2261178 РФ, С2 МПК7 В 44 С 5/04. Способ изготовления зернистых плиток с зернистым покрытием / Г.Н. Шибаева, В.М. Хрулев, С.Г. Анцупова, Р.Р. Ибатуллин; патентообладатель Новосибирский гос. архит.-строит. ун-т. № 2003115311/12; заявл. 22.05.03; опубл. 27.09.05. Бюл. № 27; приоритет 22.05.03. 3 с.

Ы ®

научно-технический и производственный журнал

июнь 2011

75