Способ снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к огнезащитной обработке древесины. Перед нанесением лака или краски с антипиреном в количестве 10-20% по массе лакокрасочного материала наносится на поверхность защищаемого древесного материала огнезащитный состав с расходом не менее 300 г/м². Повышается пожарная безопасность древесины. 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области разработки способов снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами (ЛКМ) различной химической природы.

Несмотря на положительную роль использования ЛКМ в отделке древесных материалов и конструкций, они могут значительно повышать показатели их пожарной опасности, такие как воспламеняемость, распространение пламени по поверхности материала или конструкции и ряда других. Учитывая вышесказанное, приобретает большую актуальность разработка различных способов повышения устойчивости древесины с лаками и красками на органической и неорганической основе к действию высоких температур или пожара.

Известна огнезащитная композиция для огнестойких покрытий, в частности алкидных, используемых для окраски деревянных и металлических поверхностей, к которым предъявляются требования повышенной пожарной безопасности, полученная на основе фталевого ангидрида и пентаэритрита, модифицированная фосфорорганическим антипиреном - бромфениловым эфиром 1,3-бутадиенфосфоновой кислоты СН₂=СН=СН=Р(O) (ОС₆Н_5-nBr_n), где n=1-3 (Березина Г.Г., Машляковский Л.Н., Пастернак С.Л., Охрименко И.С. Композиция для покрытий, SU 834053 А, 1981).

Известны также полимерные материалы пониженной горючести с высокой когезионной прочностью и удовлетворительной пленкообразующей способностью, используемые для покрытия деревянных и металлических поверхностей и представляющие собой производные 1,3-алкадиен-1(тион)-фосфоновых кислот, которые после взаимодействия с гликолями образуют реакционно-способные фосфорсодержащие олигоэфиры с двумя и более сопряженными диеновыми группировками. Эти олигоэфиры можно использовать как самостоятельные пленкообразователи и как высокомолекулярные модификаторы. Они хорошо сополимеризуется в тонком слое с ненасыщенными алкидами и придают им пониженную горючесть (Машляковский Л.Н. и др. «Органические покрытия пониженной горючести», Л., Химия, 1989, с. 100).

Известен также состав для защиты древесины от возгорания и биоповреждений на основе фосфорорганических антипиренов. Состав для огне- и биозащиты древесины на основе фосфор- и азотсодержащего органического антипирена, содержащего смесь продуктов реакции при температуре от 34 до 78°С эквимолярных количеств диалкилфосфита, содержащего в алкиле 1-4 атомов C₁ c амином общей формулы: RNHR¹, где R означает Н или алкил С₁-С₇, а R¹-алкил С₁-С₇, с общим содержанием в антипирене фосфора 7,5-22,3 мас. и азота 3,4-10,1 мас. объемной плотностью 1,09-1,11 г/см³, коэффициентом преломления 1,398-1,412, условной вязкостью по вискозиметру В3-246 45-52 с и pH 7,0-7,4. Для защиты изделий из древесины от возгорания и биоповреждений на поверхность изделий наносят состав в количестве 50 г/м². Он может быть использован и как огнезащитная добавка к лакокрасочным материалам. Полученный состав имеет следующие эксплуатационные характеристики: показатель огнезащищенности (потеря массы в керамической трубе): 3,8-4,3%; продолжительность самостоятельного горения пламенем 0 с и тлением 0 с; адгезия краски к обработанной составом древесине для эмали ПФ-1126 и лака НЦ-218 - 1 балл (Михайлов В.И., Землицкий В.Е., Киселев Е.А. Состав для огне- и биозащиты древесины (варианты). Патент РФ №2061589).

Все вышеуказанные способы применения антипиренов направлены на снижение пожарной опасности лакокрасочного материала с последующим его нанесением на поверхность деревянной конструкции или нанесение горючих лакокрасочных материалов на поверхность древесины, предварительно обработанной огнезащитным составом. Главным недостатком представленных разработок является то, что предлагаемые антипирены по способу введения их непосредственно в лакокрасочную систему способны обеспечивать ей определенную огнезащитную эффективность, однако при этом не обеспечивается необходимая эффективность в снижении пожарной опасности древесины с лакокрасочными материалами. Учитывая незначительную толщину лака или краски на поверхности древесины, пожарная опасность будет значительно зависеть от свойств горючей подложки (древесины). В связи с этим, для достижения высокого эффекта в снижении пожарной опасности древесного материала или конструкции необходимо не только введение антипиренов в состав лакокрасочных материалов, но и предварительная обработка древесины огнезащитным составом (антипиреном).

Цель изобретения - повышение эффективности применения антипиренов для снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами.

Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому изобретению является способ применения антипирена для получения огнезащищенных лакокрасочных материалов на основе фосфорорганических соединений, содержащего смесь продуктов реакции взаимодействия пентаэритрита, диалкилфосфита, малеинового ангидрида и формамида в мольном соотношении 1:2:1:7. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает получение антипирена, применяемого как высокоэффективная добавка широкому классу промышленно выпускаемых лакокрасочных материалов (Михайлов В.И., Князева Л.Ф., Лаптев И.И., Грязев Н.Е. Антипирен для получения огнезащищенных лакокрасочных материалов, патент RU 2119931). Результаты проведенных испытаний показали, что нанесение немодифицированного лакокрасочного материала существенно повышает горючесть древесины. Введение в соответствующие лакокрасочные материалы предлагаемого антипирена не только снижает пожароопасность краски, но и придает древесине огнезащитные свойства. Изобретение относится к защите окрашенных изделий от возгорания и горения, а именно к огнезащитным добавкам для лакокрасочных материалов без изменения их области назначения и может быть использовано для отделочных работ в гражданском и промышленном строительстве, а также при ремонтных работах.

Задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности применения антипиренов для снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами.

Поставленная задача достигается тем, что для снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами предварительно перед нанесением лака или краски с антипиреном в количестве 10-20% по массе ЛКМ наносится на поверхность защищаемого древесного материала (подложки) огнезащитный состав с расходом не менее 300 г/м².

Изобретение характеризуется следующими примерами.

Пример №1

Перед нанесением лакокрасочного материала на поверхность древесины в его состав вводится порошкообразный антипирен, например, модифицированный полифосфат аммония или смесь антипиренов (модифицированный полифосфат аммония, пентаэритрит, меламин в соотношении: 3:1:1 соответственно) в количестве не менее 10%. Смесь тщательно перемешивается до однородной консистенции. На поверхность древесины, деревянной конструкции наносится огнезащитный состав на основе фосфорсодержащих антипиренов (соли аммония фосфорной кислоты) с расходом не менее 300 г/м². После естественной сушки деревянной конструкции наносится антипирированный лак или краска в соответствии с установленной технологией.

Пример №2

Перед нанесением лакокрасочного материала на поверхность древесины в его состав вводится порошкообразный антипирен, например, модифицированный полифосфат аммония или смесь антипиренов (модифицированный полифосфат аммония, пентаэритрит, меламин в соотношении: 3:1:1 соответственно) в количестве не менее 10%. Смесь тщательно перемешивается до однородной консистенции. На поверхность древесины, деревянной конструкции наносится огнезащитный состав на основе фосфорсодержащих антипиренов (соли аммония фосфорной кислоты) с расходом не менее 400 г/м². После естественной сушки деревянной конструкции наносится антипирированный лак или краска в соответствии с установленной технологией.

Испытания образцов древесины с ЛКМ по оценке индекса распространения пламени (ИРП) по поверхности материала были проведены по ГОСТ 12.1.044-89 п. 4.19 и по определению параметров воспламеняемости по ГОСТ 30402-96.

Была исследована эффективность применения антипиренов двумя способами. В первом случае антипирены вводились в ЛКМ в количестве не более 10% по массе материала (1 способ). Во втором случае (пример №1) антипирены вводились не только в состав ЛКМ (не более 10% исходного продукта), но и проводилось предварительное нанесение огнезащитного состава с расходом 300 г/м² на поверхность древесины (2 способ). В третьем случае (пример №2) проводилось предварительное нанесение огнезащитного состава с расходом 400 г/м² на поверхность древесины (3 способ).

Результаты сравнительных испытаний древесины с натуральными и антипирированными ЛКМ, а также при комбинированном способе снижения пожарной опасности древесины с ЛКМ по ГОСТ 12.1.044-89 п. 4.19 представлены в таблице 1.

Результаты, представленные в таблице 1, показывают, что 1-й и 2-й способы позволяют значительно снизить значение индекса распространения пламени по поверхности древесины с ЛКМ. При этом древесину с ЛКМ можно перевести из группы материалов, быстро распространяющих пламя по поверхности, в группу материалов, медленно распространяющих пламя по поверхности с ИРП менее 20. При увеличении расхода нанесения огнезащитного состава на поверхность горючей подложки до 400 г/м² (3-й способ, пример №2) возможно получение образцов древесины с ЛКМ, не распространяющих пламя по поверхности.

При оценке параметров воспламеняемости по ГОСТ 30402-96 проводили регистрацию времени и места воспламенения, оценку характера разрушения образца под действием теплового излучения и пламени, наличие плавления, вспучивания, расслаивания, растрескивания, набухания, либо усадки экспонируемой поверхности. По результатам определения времени воспламенения образцов при воздействии внешнего теплового потока различной интенсивности 20, 30 и 40 кВт/м² были определены значения критической поверхностной плотности теплового потока (КППТП), которая характеризуется минимальным значением плотности теплового потока, при котором возникает устойчивое пламенное горение образцов древесины с ЛКМ.

Результаты сравнительных испытаний по оценке эффективности предложенных способов нанесения антипиренов по ГОСТ 30402-96 представлены в таблице 2.

Кроме этого, при использовании различных способов применения антипиренов происходит значительное увеличение времени воспламенения образцов и показателя КППТП. Наблюдается общая тенденция для всех ЛКМ: при использовании предложенного способа не только повышается устойчивость образцов древесины с ЛКМ к воспламенению, но и обеспечивается перевод образцов из группы материалов В3 (легко воспламеняемые) в группу материалов В2 (умеренно воспламеняемые).

При увеличении расхода нанесения огнезащитного состава на деревянную подложку возрастает эффективность предложенного способа снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами. Отмечается важная роль огнезащиты деревянной подложки в повышении пожаробезопасности образцов древесины с лаками или красками.

Способ снижения пожарной опасности древесины, материалов и конструкций на ее основе с лакокрасочными материалами - ЛКМ, отличающийся тем, что предварительно перед нанесением лака или краски с антипиреном в количестве 10-20% по массе ЛКМ на поверхность защищаемого материала - деревянной подложки - наносится огнезащитный состав кистью, валиком или распылителем с расходом не менее 300 г/м².