Всё про OSB (ОСП)

      Думаю, что вопрос оценивания свойств OSB для многих строителей звучит довольно остро и многие люди не до конца понимают, как к нему относится? Вроде OSB-3 - влагостойкий материал, а вроде и под дождём расползается - то-ли производитель плохой, то-ли сам материал такой, то-ли все врут! Поэтому, чтобы не быть голословным, начну эту статью с выдержки из действующего на территории РБ Технического Кодекса Устоявшейся Практики КТП 45-5.05-275-2012 "Деревянные конструкции. Правила расчёта", как главного нормативного акта страны в области деревянных конструкций. Данный документ написан на основе европейских ТНПА и неоднократно на них ссылается, в частности на ТКП EN 1995-1-1-2009, т.е. то, что здесь написано, справедливо и для европейских стран так-же!

Что такое OSB

     Ориентированно-стружечные плиты (OSB) принадлежат к категории изделий из древесных материалов и содержат до 90 % древесины. Плиты OSB производят методом прессования с набором плоской щепы под воздействием высокого давления и температуры с применением водостойкого клея. Отличительной особенностью плит OSB от других видов древесных плит является наличие сравнительно большой и длинной щепы, ориентированной послойно. Плиты OSB изготавливают из крупноразмерной щепы хвойных пород, которая, как правило, имеет следующие параметры:

  • длину от 25 до 150 мм;

  • ширину от 5 до 50 мм;

  • толщину от 0,4 до 0,75 мм;

  • отношение длины к ширине от 5 до 3.

      Длинную тонкую щепу укладывают в три слоя: внешние слои формируют из щепы, направленной параллельно длине готовой плиты, во внутреннем слое щепу укладывают перпендикулярно длине плиты. Разнонаправленность щепы в плите OSB способствует повышению ее прочности и жесткости.
     Толщина выпускаемых плит OSB может составлять от 8 до 25 мм, ширина до 2500 мм и длина до 4800 мм. Такие размеры плит OSB позволяют использовать их в качестве обшивки стеновых панелей, настила пола и крыши, а также в качестве стенок композитных конструкций (двутавровые балки, стойки) и т. п.
   По способу механической обработки лицевой поверхности плиты OSB подразделяют на шлифованные и нешлифованные, а по форме профиля торцов — на плиты:

  • с прямыми краями (для кровельных работ);

  • с двусторонне фрезерованными краями типа «гребень – паз» (для устройства полов);

  • с четырехсторонне фрезерованными краями типа «гребень – паз» (для устройства полов).

 

В соответствии с требованиями СТБ EN 300 выделяют четыре класса плит OSB:

  1. OSB-1 — плиты общего назначения, используемые в мебельном производстве при эксплуатации в сухих условиях;

  2. OSB-2 — плиты общего назначения, используемые в несущих панелях при температурно-влажностных условиях, соответствующих классу эксплуатации 1, установленному в ТКП EN 1995-1-1;

  3. OSB-3 — плиты несущих каркасных панелей для влажной среды при температурно-влажностных условиях, соответствующих классам эксплуатации 1 и 2, установленным в ТКП EN 1995-1-1;

  4. OSB-4 — плиты несущих каркасных панелей для жестких условий эксплуатации при температурно-влажностных условиях, соответствующих классам эксплуатации 1 и 2, установленным в ТКП EN 1995-1-1.

Здесь очень важно отметить классы эксплуатации! Эти классы описаны в ТКП EN 1995-1-1-2009 п. 2.3.1.3 

Классы эксплуатации

       При проектировании деревянных конструкций все сооружения подразделяются по одному из трёх классов эксплуатации:

  1. Класс эксплуатации 1 — характеризуется содержанием влаги в материалах, соответствующей температуре +20°С и относительной влажности окружающей атмосферы исключительно в случаях превышения 65% в течение нескольких недель в год.

  2. Класс эксплуатации 2 — характеризуется содержанием влаги в материалах, соответствующей температуре +20°С и относительной влажности окружающей атмосферы исключительно в случаях превышения 85% в течение нескольких недель в год.

  3. Класс эксплуатации 3 — климатические условия, ведущие к более высокому содержанию влаги, чем при классе эксплуатации 2.

Как видно из классификации - основной и единственной решающей характеристикой в присвоении того или иного класса является по сути равновесная влажность древесины. Об этом так же упоминается в примечании в документе: При классе эксплуатации 1 среднее содержание влаги, как правило, в мягких породах древесины не должно превышать 12%; при классе эксплуатации 2 - не должно превышать 18%; всё, что выше - третий класс эксплуатации. Равновесную влажность древесины легко высчитать при любых климатических сочетаниях с помощью калькулятора на этой страничке сайта

      На основе данных о равновесной влажности и соответствующих климатических параметрах легко заметить, что класс эксплуатации 2 соответствует, в среднем, эксплуатации конструкции внутри отапливаемого помещения или в летний тёплый сухой день на улице. Т.е. все классы плит OSB допускается использовать только при 1 и 2 классе эксплуатации! Ни один вид OSB (в том числе и OSB-4) не предназначен для использования под открытым небом, без защиты от солнца, осадков и повышенной влажности!

   

Некоторые характеристики плит OSB приведены в таблице ниже

    При проектировании и изготовлении деревянных конструкций следует использовать плиты классов OSB-3 и OSB-4, которые не являются водостойкими. Термин «водостойкий» применяется к клею, который не теряет своих качеств при воздействии влаги. Для всех классов плит OSB необходимо исключать возможность непосредственного увлажнения, так как при этом плита OSB заметно увеличивается в объеме, что приводит к уменьшению ее прочности и жесткости.
     Если плиты OSB изготовлены из щепы ели или осины, что допускается, то при длительном увлажнении они могут быть поражены грибками. Плиты OSB, изготовленные на основе щепы из сосны, имеют более высокую биологическую стойкость, чем плиты, изготовленные из щепы ели или осины.
    Плиты OSB следует выпускать в соответствии с требованиями СТБ EN 300. При применении в строительстве они должны удовлетворять требованиям СТБ EN 13986.
    Плиты классов OSB-3 и OSB-4 предназначены для использования при изготовлении таких строительных элементов, как стены, полы, покрытия и двутавровые балки.
   При использовании плит OSB в качестве конструкционного материала их распиловку рекомендуется выполнять твердосплавным режущим инструментом. Крепление плит OSB рекомендуется выполнять с использованием специальных шурупов. Перед установкой шурупов в плите необходимо предварительно просверлить отверстия диаметром 0,85 – 0,90 диаметра шурупа. Расстояния от кромок и угла плиты должны быть не менее 8 и 25 мм соответственно. Гвозди и скобы допускается применять для малонагруженных соединений или для закрепления клеевых соединений во время полимеризации клея.

   Минимальные характеристические значения для плит OSB, соответствующих СТБ EN 300, приведены в таблице 6.10.

Egger

    Конечно, одним из самых известных на территории РБ производителей OSB является фирма Egger, и в качестве дополнительной информации я бы хотел использовать их реальные технические характеристики, приведённые на официальном сайте в изобилии. Наиболее популярным у нас является OSB-3, вот на него я и приведу техническую брошюрку (скачать её можно здесь):

Паропроницаемость OSB

   Если с прочностными характеристиками обычно вопросов не возникает (хотя, это более важный и сложный вопрос), то вопросов на тему паропроницаемости OSB на каждом строительном и околостроительном форуме пруд-пруди! Давайте разберёмся. Выше был приведён официальный документ с характеристиками плиты OSB-3 компании Egger. В нём есть строка: Water vapour permeability, μ (dry/wet) 200/150. Для статистики вот ещё характеристики плиты фирмы Swiss KronoWater vapour permeability value, μ:  200 (moist) / 300 (dry).

    Это не что иное, как безразмерный сравнительный коэффициент паропроницаемости плиты в сухом и влажном состоянии (это не дробь, как некоторые считают). Он является относительным значением сопротивления материала паропереносу по сравнению со свойствами сопротивления паропереносу воздуха. Например, значение µ = 1 для минеральной ваты означает, что она проводит водяной пар так же хорошо, как и воздух. А значение µ = 10 для газобетона означает, что этот строительный материал проводит пар в 10 раз хуже воздуха. 

      Определяется этот коэффициент соотношением: μ = λв / δ,

где λв - паропроницаемость воздуха, кг/(м·сек·Па). 

δ - паропроницаемость,  δ = w · d, где d − толщина образца, м.

В свою очередь, паропроницаемость воздуха λ в незначительной степени зависит от температуры и может с достаточной точностью при практических расчетах рассматриваться как константа, равная 0,625 мг/(м*ч*Па).
   В статье про паропроницаемость вопрос конвертирования величин рассмотрен более подробно и имеется подходящий для этого калькулятор. 
      Итак, значение 200 говорит нам о том, что OSB проводит водяной пар в 200 раз хуже, чем воздух. Перевести эту безразмерную величину нам поможет Межгосударственный стандарт ГОСТ 25898 "Методы определения характеристик паропроницаемости" и EN 1931:2000.  Пересчёт величины в привычные советскому человеку значения паропроницаемости составит δ = 0,0031 мг/(м·ч·Па). Эту величину мы уже легко можем сравнивать со значениями паропроницаемости многих строительных материалов из приложения A к ТКП 45-2.04-43-2006 "Строительная теплотехника", где приведены справочные данные по паропроницаемости именно в размерности мг/(м·ч·Па). Зная эту величину мы уже легко можем посчитать сопротивление паропроницанию плиты любой толщины по формуле:

Rп = d / δ, где d - толщина слоя, м; δ - коэффициент паропроницаемости материала, мг/(м·ч·Па).

     Во влажном состоянии паропроницаемость немного выше. Вот так выглядит общая зависимость:

μ = 150;  δ = 0,0042 мг/(м·ч·Па)

μ = 200;  δ = 0,0031 мг/(м·ч·Па)

μ = 300;  δ = 0,0021 мг/(м·ч·Па)

    Однако, как видно, в любом варианте паропроницаемость OSB очень низкая, и сопоставить её можно разве что с пеностеклом (δ = 0,0018-0,003) или линолеумом на тканевой подоснове (δ = 0,002).

     Так же вполне можно сравнивать OSB с пароизоляционными плёнками! Для них зачастую применяют единицу измерения Sd (эквивалентная толщина слоя воздуха по диффузии пара). Sd характеризует толщину слоя воздуха (м), которая обладает равной паропроницаемостью со слоем конкретного материала толщиной d (м) и коэффициентом паропроницаемости μ:   Sd = μ ⋅ d. Так, для OSB-3 толщиной 15 мм Sd = 200*0.015 = 3 м. Не мало на рынке пароизоляционных плёнок с параметром Sd = 1 м.  Сравнительной паропроницаемостью обладает полиэтиленовая плёнка толщиной 100 микрон. А OSB-3 с толщиной 10 мм эквивалентна полиэтиленовая плёнка толщиной 65 микрон.

      Зная величину паропроницаемости δ теперь легко можно использовать OSB в теплотехнических и влажностных расчётах как на бумажке, так и в специализированных калькуляторах.

Воздухопроницаемость OSB

     Найти адекватную и достоверную информацию про воздухопроницаемость OSB плит оказалось не так просто. Но всё-же, вот документ об экспериментальных тестах плит OSB3 и OSB4, правда, только на английском (Air Permeation Rate of Oriented Strand Boards). Если кому-нибудь будет не лень перевести хотя-бы значимые таблички - буду рад их опубликовать здесь для всех. 
      Основные данные таковы:

  • OSB3 12 мм - 0,59 м³/(м²*ч*50Па), что = 0,707 кг/(м²*ч*50Па).  Rf = 71 м²*ч*Па/кг.

  • OSB3 18 мм - 0,38 м³/(м²*ч*50Па), что = 0,456 кг/(м²*ч*50Па).  Rf = 110 м²*ч*Па/кг.

  • OSB3 12 мм - 0,25 м³/(м²*ч*50Па), что = 0,300 кг/(м²*ч*50Па).  Rf = 167 м²*ч*Па/кг.

  • OSB3 12 мм - 0,17 м³/(м²*ч*50Па), что = 0,204 кг/(м²*ч*50Па).  Rf = 245 м²*ч*Па/кг.

Экологическая составляющая

     Часто можно слышать, что OSB очень вредный материал и лучше бы использовать фанеру, как более чистый материал. Однако, это в корне не верно. Фанера имеет более высокую эмиссию формальдегида (особенно ФСФ) в следствие использования в её производстве довольно прочных и стойких к воде меламиновых и фенолформальдегидных клеёв. А водостойкую фанеру вообще не допускается применять для внутренней отделки жилых помещений. 

Вот некоторые факты в формате вопросов и ответов про формальдегид:

  • Что такое формальдегид?

Формальдегид (CH2O) -  бесцветный газ с резким запахом, который может выделяться, например, в результате гидролиза карбамидо-формальдегидных смол. Он может вызывать у человека аллергию, раздражение кожных покровов, дыхательных путей и слизистой глаз. При длительном воздействии выступает как канцероген.

  • Сколько формальдегида содержат древесные материалы?

Формальдегид присутствует в натуральной древесине в равновесной концентрации менее 0,01 ppm (частей на миллион). В смолах, используемых для производства клея при изготовлении древесных материалов, таких как карбамидные, меламиновые и фенольные смолы, содержание формальдегида было уменьшено до минимально возможных значений. Правда, даже для производства безформальдегидного клея на основе дифенилметан-диизоцианата (изоцианат / полиуретан) требуется формальдегид.

  • Могут ли древесные материалы вообще не содержать формальдегид?

Согласно оценкам Фраунгофского института сегодня 80-85 процентов всех древесно-стружечных плит изготавливаются на основе клеёв, содержащих формальдегид. За прошедшие 20 лет производители смогли значительно сократить уровень эмиссий, эксперты прогнозируют их дальнейшее снижение. Технически сложные клеи без содержания формальдегида, как например, клей на основе полимерного дифенилметандиизоцианата (ПМДИ), количество которого в продаже ограничено, требуют высоких затрат на соблюдение мер безопасности при работе с ними, вследствие чего повышается конечная цена готовой продукции.

  • Какое количество формальдегида, содержащееся в древесных материалах, опасно для здоровья?

0,1 ppm формальдегида соответствует требованию стандарта Е1, законодательно закрепленному в Европе. Опираясь на собственную оценку рисков, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) утвердила в 2010 году это нормативное значение в качестве «безопасного уровня» („Safe Level“). Таким образом, на основании актуальных сегодня научных выводов вся продукция, где данный показатель не превышает 0,1 ppm, является абсолютно безопасной.

        Производство плит OSB включает в себя процесс прессования под воздействием высоких (до 200°С) температур. В процессе прессования щепы, пропитанной клеями с содержанием формальдегида, молекулярные связи клеевых составов под воздействием высоких температурах - разрушаются, и выделяется свободный формальдегид.

   Все современные непокрытые OSB, изготовляются с применением фенольно-формальдегидного (PF), изоцианатного клея (PMDI) или клея на основе полиуретана - соответствуют нормам класса Е1.

       Технология производства плитных материалов, таких как OSB, МДФ, ХДФ, ДСП и фанера имеет различия, так как различны и области применения данных строительных материалов, а значит и требования к их характеристикам. Например: процент содержания формальдегида (уровень эмиссии) в ДСП российского производства 10-14 мг, в плите OSB (производства США, Канады и Европы) не выше 8 мг.

   Подобная разница, значит и степень безопасности, обусловлена технологией производства плиты OSB. После сушки щепа обычно смешивается с синтетическим клеем. Одной из основных особенностей производства OSB является устранение мелкой стружки и измельченного продукта. В результате достигается уменьшение количества используемого клея в OSB, 2 - 3% по сравнению с другими древесными панелями. А вот в ДСП концентрация смол составляет 12 - 14% по массе от исходной композиции, соответственно содержание формальдегида выше.

В Европе материалы по уровню излучаемого формальдегида делятся на три класса:

  • Е1 - до 0,1 ppm, если пересчитать в мг/м³ - 0,125 мг/м³;

  • Е2 - 0,1...1,0 ppm - от 0,125 до 1,25  мг/м³;

  • E3 - 1,0...2,3 ppm - от 1,25 до 2,87  мг/м³.

    В плане безопасности используют только два класса эмиссии формальдегида - E1 и E2, выпуск материалов с параметром E3 запрещен. Класс эмиссии формальдегида характеризует содержание формальдегида в мг на 100 г абсолютно сухой плиты следующий образом:

  • Е0 - до 5 мг на 100 грамм сухой плиты (этот класс не стандартизирован, но его иногда используют в рекламных целях);

  • E1 - до 10 мг на 100 грамм сухой плиты;

  • E2 - от 10 до 30 мг на 100 грамм сухой плиты.

     Кстати, в настоящее время в Европейском комитете по стандартизации для нормы CEN/TC 112 обсуждается введение нового класса эмиссии E1-plus с предельным значением для эмиссии формальдегида 0,080 мг/м³ воздуха (0,065 ppm) по результатам камерного теста согласно норме EN 717-1. Так что, возможно, скоро появятся плиты OSB с новой маркировкой.

      В wikipedia есть такая запись:
Для некоторых типов (марок) OSB, произведенных без соблюдения экологических требований, может наблюдаться высокая эмиссия формальдегида и других токсичных смол, превышающая предельно допустимую концентрацию в воздухе населённых мест. Однако, по технологии производства и относительно низкого содержания клея по сравнению с другими композитными древесными материалами (МДФ, ДСП, ДВП, фанера) эмиссия вредных веществ меньше (при одинаковом составе клея). Из которой можно сделать вывод, что произведённые даже без соблюдения экологических требований плиты OSB могут иметь более низкую эмиссию формальдегида, чем фанера или ДСП.

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова