Огнебиозащитный состав "ксилостат"
Владельцы патента RU 2421327:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (ГОУ ВПО МГСУ) (RU)
Изобретение относится к защитным составам для древесины комплексного действия и может быть использовано для защиты деревянных конструкций от биокоррозии и огня. Огнебиозащитный состав включает борную кислоту, воду и моноэтаноламин при следующем отношении компонентов, мас.%: борная кислота 5-25, моноэтаноламин 5-25, вода остальное. Использование предложенного состава позволяет повысить адгезию поверхности древесины к лакокрасочным материалам и уменьшить водопоглощение в 2 раза. 2 табл.
Изобретение относится к защитным составам для древесины комплексного действия и может быть использовано для защиты деревянных конструкций от биокоррозии и огня, кроме того, состав повышает адгезию поверхности древесины к лакокрасочным материалам (ЛКМ) и уменьшает водопоглощение в 2 раза.
Известен водорастворимый огнебиозащитный препарат БС, состоящий из 1 части борной кислоты, 1-3 частей соды и воды. Несмотря на многочисленные достоинства (препарат БС легко проникает в древесину, не изменяет ее цвета, не повышает гигроскопичность материала, не препятствует последующей склейке и окраске, практически не снижает физико-механические свойства), легко вымывается из древесины в случае ее увлажнения атмосферной или почвенной влагой (Ломакин А.Д. Защита древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 256 с.).
Наиболее близким по совокупности свойств к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является водорастворимый препарат ББ, состоящий из борной кислоты Н3ВО3 и декагидрата тетрабората натрия Na2B4O7×10H2O в соотношении от 1/1 до 3/2. Препарат ББ обладает фунгицидным, инсектицидным (отдельные насекомые, например, Lyctidae) и огнезащитным действием (Защита памятников деревянного зодчества /С.Н.Горшин, Н.А.Максименко, Е.С.Горшина. - М.: Наука, 1992. - 279 с.; Защита неметаллических строительных материалов от биокоррозии: Учеб. пособие/ В.Д.Скороходов, С.И.Шестакова. - М.: Высш. шк., 2004. - 204 с.).
Однако эффективность препарата ББ против плесневых грибов родов Penicillium, Trichoderma невелика. К тому же, несмотря на ряд положительных свойств (отсутствие запаха, цвета, гигроскопичности, универсальность действия, высокая проницаемость), препарат ББ обладает существенным недостатком - он легко вымывается при контакте древесины с влагой.
Изобретательская задача состояла в разработке водорастворимого огнебиозащитного состава, способного к образованию гидролитически устойчивых химических связей с компонентами древесины в условиях мягкого модифицирования.
Данная задача решена путем создания следующего состава.
Борная кислота: моноэтаноламин: вода =1:1:2 (отношение масс веществ).
При смешивании борной кислоты с моноэтаноламином в водной среде происходит химическое взаимодействие между компонентами (о чем свидетельствует выделение теплоты и изменение вязкости), приводящее к образованию боразотного соединения, предположительно моноэтиламин(N→В)бората. Координационные числа атомов бора и азота, входящих в состав соединения, равны четырем.
Ранее используемые борсодержащие препараты для защиты древесины, в состав которых входят соединения трехкоординационного атома бора, не образуют с компонентами древесины гидролитически устойчивых связей, поэтому они легко вымываются водой из состава древесины, не обеспечивая длительной защиты.
Разработанные составы, в отличие от ранее используемых, за счет наличия четырехкоординационных атомов бора, азота и реакционноспособных групп образуют гидролитически устойчивые связи с компонентами древесного композита, что обеспечивает по данным климатических испытаний лаборатории тропических исследований института экологии РАН длительную защиту на срок не менее 18 лет - в этом и заключается сущность защитного действия состава.
При обработке поверхности древесины разработанным составом с расходом 150 г/м2 уменьшается в 3 раза удельная поверхность древесины, в 2 раза снижается водопоглощение, повышается адгезия древесины к ЛКМ, обеспечивается высший класс биостойкости (табл.1). По результатам огневых испытаний разработанный состав относится ко второй группе огнезащитной эффективности при указанном расходе (табл.2).
| Табл.1 Результаты испытаний биостойкости (ГОСТ 9.048-89) |
|||
| Внешний вид образцов после испытаний | Балл | Биостойкость, % | |
| Состав | Визуально и под микроскопом чистые | 0 | 100 |
| Контроль | 80-85% поверхности поражено грибами Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Aureobasidium pullulans, Paecilomyces varioti, Penicillium funiculosum, Penicillium ochro-chloron, Scopulariopsis brevicaulis, Trichoderma viride; дереворазрушающие грибы: Serpula lacrimans, Antrodia sinuosa |
5 | 0 |
| Табл.2 Группа огнезащитной эффективности состава (ГОСТ 16363-98 (п.4.2)) |
|||||||
| № образца | Масса образца, г | Потеря массы образца | Средняя потеря массы образца | ||||
| до обработки | перед сжиганием | после сжигания | г | % | г | % | |
| 1 | 118,8 | 123,8 | 97,7 | 26,1 | 21,1 | ||
| 2 | 116,5 | 121,4 | 98,3 | 23,1 | 19,0 | 23,4 | 19,6 |
| 3 | 107,9 | 112,5 | 91,4 | 21,1 | 18,8 |
Пример 1. К 25 мас.% борной кислоты добавляют 25 мас.% моноэтаноламина и 50 мас.% воды, перемешивают и наносят на поверхность древесины.
Пример 2. К 15 мас.% борной кислоты добавляют 15 мас.% моноэтаноламина и 70 мас.% воды, перемешивают и наносят на поверхность древесины.
Пример 3. К 5 мас.% борной кислоты добавляют 5 мас.% моноэтаноламина и 90 мас.% воды, перемешивают и наносят на поверхность древесины.
Огнебиозащитный состав, включающий борную кислоту и воду, отличающийся тем, что в него вводят моноэтаноламин в равном массовом отношении с борной кислотой при следующем отношении компонентов, мас.%:
| борная кислота | 5-25 |
| моноэтаноламин | 5-25 |
| вода | остальное |
