Инженерные древесные материалы

Инженерные древесные материалы — это группа композитных материалов, изготавливаемых из натуральной древесины (цельных пиломатериалов, шпона, волокон, стружки, опилок) путём её механической и химической переработки, часто с использованием клеевых составов, связующих веществ и прессования. В отличие от массивной древесины, такие материалы обладают заданными конструкционными и эксплуатационными свойствами: повышенной прочностью, стабильностью размеров, устойчивостью к деформациям (короблению, растрескиванию), а также возможностью использования маломерной и низкокачественной древесины. Инженерные древесные материалы широко применяются в строительстве (несущие конструкции, перекрытия, стены, опалубка), производстве мебели, отделке интерьеров, мостостроении и судостроении.

Классификация

Инженерные древесные материалы классифицируют по типу исходного сырья, способу производства и области применения. Основные группы:

По структуре и способу производства

Клеёные слоистые материалы — изготавливаются склеиванием листов шпона, пиломатериалов или комбинации слоёв. К ним относятся фанера (обычная, бакелизированная, авиационная), клеёный брус (CLT, LVL, Glulam) и фанерные плиты.
Древесностружечные плиты (ДСП) — производятся горячим прессованием древесной стружки с синтетическими связующими (мочевино-формальдегидными, фенол-формальдегидными смолами). Включают обычные ДСП, влагостойкие (OSB, ОСП) и ориентированно-стружечные плиты.
Древесноволокнистые плиты (ДВП) — изготавливаются из измельчённых древесных волокон, получаемых путём размола щепы. Различают твёрдые (оргалит), полутвёрдые, мягкие (изоляционные) и средней плотности (МДФ — Medium Density Fiberboard).
Композитные материалы — включают древесно-полимерные композиты (ДПК, террасовые доски), цементно-стружечные плиты (ЦСП), гипсостружечные плиты (ГСП) и арболит (древесный бетон).

По области применения

Конструкционные — для несущих элементов зданий и сооружений (LVL-брус, CLT-панели, клеёный брус, фанера строительная).
Отделочные — для внутренней и внешней отделки (МДФ-панели, влагостойкая фанера, OSB-плиты, ДВП).
Мебельные — для корпусной и мягкой мебели (ЛДСП, МДФ, фанера мебельная).
Изоляционные — для тепло- и звукоизоляции (мягкие ДВП, минераловатные плиты на древесной основе).

История

Использование инженерных древесных материалов началось в XIX веке с изобретения фанеры. В 1797 году английский инженер Сэмюэл Бентам предложил склеивать тонкие листы шпона для получения прочных и лёгких листов, однако промышленное производство фанеры началось в 1860-х годах в США и Германии. В России первая фабрика по производству фанеры была открыта в 1879 году в Санкт-Петербурге.

В начале XX века появились древесностружечные плиты: в 1932 году в Германии был получен первый патент на производство ДСП, а к 1940-м годам технология была внедрена в промышленность. Древесноволокнистые плиты начали выпускать в 1920-х годах в США, а в СССР — в 1930-х годах. В 1960-1980-е годы развитие получили ориентированно-стружечные плиты (OSB), изобретённые в Канаде, и клеёный брус (LVL), разработанный в США.

В 1990-2000-х годах в Европе и Северной Америке началось массовое производство CLT-панелей (Cross-Laminated Timber) — перекрёстно-клеёной древесины, используемой для строительства высотных зданий. В России производство CLT-панелей было запущено в 2010-х годах, однако объёмы остаются незначительными.

Основные виды и их характеристики

Фанера

Фанера — листовой материал, состоящий из трёх и более слоёв лущёного шпона, склеенных под прессом с взаимно перпендикулярным расположением волокон соседних слоёв. Различают фанеру общего назначения (ФК, ФСФ) и специализированную (бакелизированную, авиационную, ламинированную). Толщина листов — от 1,5 до 40 мм. Преимущества: высокая прочность на изгиб и сжатие, стабильность размеров, хорошая обрабатываемость. Недостатки: подверженность гниению при высокой влажности (кроме влагостойких марок), выделение формальдегида (особенно у ФСФ).

Ориентированно-стружечные плиты (OSB, ОСП)

OSB-плиты изготавливаются из крупной древесной стружки (ориентированной в определённом направлении) и водостойких смол. Различают классы OSB-1 (общего назначения), OSB-2 (несущие в сухих условиях), OSB-3 (несущие во влажных условиях) и OSB-4 (повышенной прочности). Толщина — 6–40 мм. Применяются для обшивки стен, кровли, полов, опалубки, изготовления мебели. Недостатки: низкая паропроницаемость, выделение формальдегида (особенно у дешёвых марок), склонность к короблению при неравномерном увлажнении.

МДФ (Medium Density Fiberboard)

МДФ — древесноволокнистая плита средней плотности (600–800 кг/м³), производимая сухим способом с использованием лигнина и парафина в качестве связующих. Отличается однородной структурой, гладкой поверхностью, хорошей обрабатываемостью (фрезерование, шлифовка). Применяется для производства мебельных фасадов, дверных полотен, стеновых панелей, плинтусов. Недостатки: низкая влагостойкость (кроме HDF — высокой плотности), горючесть, выделение формальдегида (у плит класса E1 — минимальное).

Клеёный брус (Glulam, LVL)

Клеёный брус — конструкционный материал, получаемый склеиванием пиломатериалов (досок, брусков) по длине и сечению. Glulam (клеёный брус из цельных досок) используется для балок, колонн, арок. LVL (Laminated Veneer Lumber) — из шпона, склеенного с параллельным расположением волокон, применяется для балок, стропил, опалубки. Преимущества: высокая несущая способность, стабильность размеров, возможность изготовления больших пролётов (до 30 м и более). Недостатки: высокая стоимость, необходимость защиты от влаги и биоповреждений.

CLT-панели (Cross-Laminated Timber)

CLT-панели — перекрёстно-клеёная древесина, состоящая из нечётного числа слоёв (3, 5, 7 и более) пиломатериалов, склеенных под прямым углом. Толщина панелей — 60–400 мм. Используются для несущих стен, перекрытий, кровли в малоэтажном и многоэтажном строительстве. Преимущества: высокая прочность и жёсткость, сейсмостойкость, огнестойкость (за счёт обугливания поверхности), экологичность. Недостатки: высокая стоимость, сложность транспортировки, необходимость проектирования с учётом усадки.

Производство

Технология производства инженерных древесных материалов включает несколько этапов:

Подготовка сырья — сортировка, окорка, распиловка древесины (обычно хвойных пород: сосна, ель, лиственница; реже — лиственных: берёза, осина).
Измельчение — получение стружки (для ДСП, OSB), волокон (для ДВП, МДФ) или шпона (для фанеры, LVL).
Сушка — до заданной влажности (обычно 2–8%).
Смешивание со связующим — добавление синтетических смол (мочевино-формальдегидных, фенол-формальдегидных, меламино-формальдегидных) и отвердителей.
Формование — формирование ковра или пакета слоёв с заданной ориентацией волокон.
Прессование — горячее (при температуре 150–220 °C) или холодное (для некоторых видов) под давлением 0,5–5 МПа.
Охлаждение, обрезка, шлифовка — придание конечных размеров и качества поверхности.

Применение

Инженерные древесные материалы используются в различных отраслях:

Строительство — несущие и ограждающие конструкции (балки, колонны, стены, перекрытия, стропильные системы), опалубка, леса, временные сооружения.
Производство мебели — корпуса шкафов, столешницы, фасады, ящики, полки.
Отделочные работы — обшивка стен и потолков, изготовление дверей, плинтусов, наличников, панелей.
Упаковка — ящики, поддоны, контейнеры.
Транспортное машиностроение — внутренняя обшивка вагонов, автобусов, судов, самолётов.
Мостостроение — пешеходные и автодорожные мосты из клеёного бруса и CLT-панелей.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Эффективное использование древесины (включая отходы лесопиления и низкокачественную древесину).
Возможность изготовления крупноформатных и длинномерных изделий (до 30 м и более).
Высокая стабильность размеров (малая усадка, коробление).
Заданные прочностные характеристики (выше, чем у массивной древесины).
Огнестойкость (за счёт обугливания поверхности, особенно у CLT и LVL).
Экологичность (возобновляемое сырьё, возможность вторичной переработки).

Недостатки

Выделение формальдегида и других летучих органических соединений (особенно у ДСП и OSB низкого качества).
Низкая паропроницаемость (у OSB, фанеры), что может привести к накоплению влаги в конструкциях.
Подверженность биоповреждениям (гниль, плесень) при длительном увлажнении.
Высокая стоимость (для CLT, LVL, бакелизированной фанеры).
Ограниченная огнестойкость по сравнению с бетоном и сталью (требуются дополнительные меры защиты).

Экологические аспекты

Инженерные древесные материалы считаются более экологичными по сравнению с бетоном и сталью, так как древесина является возобновляемым ресурсом, а производство потребляет меньше энергии. Однако использование синтетических смол (особенно мочевино-формальдегидных) приводит к выделению формальдегида, который классифицируется Всемирной организацией здравоохранения как канцероген. В России и странах ЕС действуют стандарты эмиссии формальдегида (классы E1, E0, E0,5). Современные технологии позволяют снизить выделение вредных веществ за счёт использования низкотоксичных связующих (например, на основе сои, казеина, лигнина).

Вторичная переработка инженерных древесных материалов возможна, но ограничена из-за наличия клеевых составов. Отходы производства (стружка, опилки) используются для изготовления топливных брикетов, пеллет, а также в качестве наполнителя для цементно-стружечных плит.

Рынок и производство в России

Россия является одним из крупнейших производителей и экспортёров инженерных древесных материалов. По данным Рослесинфорга, в 2023 году объём производства фанеры составил около 3,5 млн м³, ДСП — 7,2 млн м³, МДФ — 2,1 млн м³, OSB — 1,8 млн м³. Основные производители: «Свеза» (фанера), «Кроношпан» (ДСП, МДФ), «Эггер» (ДСП, OSB), «Плитспичпром» (ДСП), «Лесозавод 25» (LVL). Экспорт ориентирован на Китай, страны СНГ, Ближний Восток и Европу (до введения санкций).

В 2022-2024 годах российская лесопромышленная отрасль столкнулась с ограничениями на экспорт в Европу, что привело к переориентации на внутренний рынок и азиатские направления. Внутреннее потребление инженерных древесных материалов растёт за счёт развития деревянного домостроения (особенно CLT-панелей и клеёного бруса) и импортозамещения в мебельной промышленности.

Источники

ГОСТ 3916.1-2018 «Фанера общего назначения. Технические условия».
ГОСТ 10632-2014 «Плиты древесностружечные. Технические условия».
ГОСТ 32274-2013 «Плиты древесноволокнистые средней плотности (МДФ). Технические условия».
ГОСТ Р 56710-2015 «Плиты ориентированно-стружечные (OSB). Технические условия».
СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80».
«Лесопромышленный комплекс России: состояние и перспективы развития» — аналитический доклад Рослесинфорга, 2023.
«Инженерные древесные материалы: производство, свойства, применение» — учебное пособие, под ред. А.В. Белова, М.: Лесная промышленность, 2020.
«Cross-Laminated Timber: Design and Construction» — технический отчёт, FPInnovations, 2019.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →