МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ С ПОМОЩЬЮ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Яремчук Л.А., Маслий В.В., Сомар Г.В.
(УкрГЛТУ, г. Львов, Украина)
It was evaluated the influence of glossing materials and covering on the emission of formaldegid from wood particle board.
Древесностружечные плиты (ДСтП) широко используются в производстве мебели, в строительстве и других отраслях народного хозяйства. Однако их широкому применению препятствует токсичность этих древесных композиционных материалов.
На выделение формальдегида из плит существенно влияет отделка лакокрасочными и пленочными полимерными материалами. Плиты, облицованные ламинатом, более эффективны, чем облицованные синтетическим шпоном, так как плотность этих плит повышается с 650 до 970 кг/м3. Это же приводит и к снижению выделений формальдегида из плиты с 0,071 до 0,009 мг/м3 воздуха и одновременно повышает их прочность на 45...53%, снижая при этом водопоглощение.
Однако, в процессе эксплуатации отмечается зависимость между выделением формальдегида из плит и изменением их физико-механических показателей. При увеличении срока эксплуатации снижается прочность на изгиб за счет поверхностной деструкции с одновременным повышением прочности среднего слоя и снижением водопоглощения. Выделение формальдегида при эксплуатации плит в течении двух месяцев снижается в 3...5 раз. При шлифовании плиты снимается верхний слой, вследствие чего ее плотность снижается в среднем на 10 %, а выделение формальдегида при этом увеличивается на 20%. Прочность на изгиб из-за удаления поверхностного слоя возрастает на 10...15%. Разбухание плит в воде снижается в 1,5 раза, что свидетельствует о высоком содержании формальдегида во внутреннем слое плиты. Отмечено, что водопоглощение у плит после изготовления выше в 1,6 раза, чем у плит после шести месяцев эксплуатации.
Еще одним эффективным методом снижения токсичности ДСтП является обработка кромок парафином при температуре 40 °С. При этом выделение формальдегида уменьшается от 1,44 до 0,75 мг/м3 , а при последующей отделке пленочными материалами обнаруживаются только следы формальдегида.
Одним из направлений снижения токсичности ДСтП является отделка плит пленчатыми и лакокрасочными материалами. При этом следует учитывать, что большинство отделочных материалов изготавливаются на основе формальдегидосодержащих смол, которые сами являются источниками выделения формальдегида в окружающую среду.
Для снижения токсичности ДСтП необходимо подбирать такие отделочные материалы, которые способствуют, при создании на их основе пленок, снижению эмиссии формальдегида из изделия.
Использование непроницаемых покрытий может сократить выделение формальдегида за счет, так называемого, «физического барьера». Среди «барьерных» отделочных материалов можно использовать полимерные пленки, шпон, бумагу, грунтовки, шпатлевки, лаки, эмали. То есть, материалы, не содержащие формальдегида. Такой метод позволяет снизить эмиссию формальдегида в два – десять раз. При исходном содержании формальдегида в плите 40 и 100 мг/100 г, путем отделки плит ламинатом достигается снижение эмиссии формальдегида из плиты до 10…18 мг/100 г без заделки торцов и до 2…4 мг/100 г с заделкой торцов. При заделке торцов ламинированных плит начальное содержание формальдегида в плите не оказывает влияния на его выделение из плиты после отделки. При облицовывании плит класса Е-3 (40 мг/100 г) эмалями происходит уменьшение эмиссии формальдегида до 3 мг/100 г, синтетическим шпоном – до 60 мг/100 г, полиэфирными лаками – до 2 мг/100 г [1].
Формирование покрытий грунтовками с последующей их отделкой лаками или эмалями обеспечивает более низкую эмиссию формальдегида, чем однослойные покрытия.
При создании тонкослойных покрытий на основе лакокрасочных материалов, вследствие недостаточного перекрытия пор, микротрещин, механических повреждений снижается уплотняющее воздействие покрытия и увеличивается эмиссия формальдегида.
В Западной Европе для снижения выделений формальдегида из плит в процессе эксплуатации используют два вида покрытий: плотное – предотвращающее выделение формальдегида и проникновение влаги в плиту, и связывающее – покрытие, которое содержит химически - реактивные компоненты, связывающие формальдегид.
Для создания плотного покрытия используют грунтовки, шпатлевки, мастики, грунтовочные алкидные краски, а для связывающего покрытия – специальные водо-растворимые акрылатные шпатлевки, эмали, грунтовки, которые наносятся тонким слоем на поверхность плиты. И только после создания этих двух слоев формируют защитно-декоративное покрытие на основе лаков или эмалей [2].
При изучении влияния такой отделки на эмиссию формальдегида из плиты было установлено, что необработанные плиты выделяют 1,38 мг/м3 воздуха, после плотного покрытия – 0,32…0,07 мг/м3 воздуха, а после нанесения связывающего слоя – 0,04…0,01 мг/м3 воздуха [2].
При изучении эффективности снижения эмиссии формальдегида в зависимости от пленкообразователей было установлено, что полиуретановые покрытия лучше нитроцеллюлозных, в то время как алкидные обеспечивают такой же эффект, как и латексные или поливинилацетатные.
При исследовании влияния толщины пленки лакокрасочного покрытия на снижение эмиссии формальдегида установлено, что полиуретановое и полиэфирное покрытие толщиной до 100 мкм уменьшает его выделение в 100 раз, тогда как нитроцеллюлозное при такой же толщине – в 25 раз.
Анализ состава лакокрасочных материалов показал, что из наиболее широко используемых нитролаков НЦ-218, НЦ-243, НЦ-241, изготовленных на основе коллоксилина, карбамидных смол и других компонентов также выделяется формальдегид [3]. При использовании карбамидных грунтовок БНК и НК с последующим нанесением лака формальдегид выделяется даже через год.
При использовании плит в строительстве для снижения их токсичности применяют формальдегидосвязывающие краски и эмали. В свете новых требований к токсичности плит эта отделка становится необходимой. Такие отделочные операции снижают выделение формальдегида из ДСтП в 50…60 раз.
При отделке плит полимерными пленками эффективность создания защитного слоя, препятствующего выделению формальдегида, распределяется в следующей последовательности: полипропилен, полистирол, полиэтиленвинилацетат, полиэтилен, поливинилхлорид, целлофан.
Анализ влияния защитно-декоративных покрытий на эмиссию формальдегида из ДСтП показал, что токсичность мебели зависит от содержания химических веществ в лакокрасочных материалах, количества нанесений, толщины пленки и качества проводимых технологических операций. При использовании пленочных материалов необходимо учитывать применяемые клеевые композиции. Для повышения клеящей способности низко мольных карбамидных клеев рекомендуется вводить активаторы желатинизации.
При эксплуатации мебели необходимо учитывать насыщенность плитами конструкций, разновидность отделки и отделочные материалы, а также условия, в которых используется изделие.
Установлено, что отделка плит полимерными пленками повышает эффективность создания барьерного слоя и уменьшает выделение формальдегида из плит, чем снижает их токсичность и улучшает качественные показатели.
Литература:
1. R. Marutzky, L. Mehlhorn, W. Menzel. Verninderung der Formaldehyd- Emission von Mцbel. Holz Als Roh und Werkstoff, 1991, №39.
2. Берестян Л.В. Защитные покрытия на необлицованной древесностружечной плите. Деревообрабатывающая промышленность. Вып.5, 1996.
3. Лотошникова Ю.А. Гигиеническая оценка лакокрасочных материалов. Автореферат диссертации, Ростов-на-Дону, 1989.