СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1994 года по МПК B28B19/00 C04B41/70 C04B28/26 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления огнезащитного покрытия по металлическим поверхностям строительных конструкций ручным и механизированным способом.

Известно коррозионно-защитное вспенивающееся огнезащитное покрытие ВПМ-60. Известное покрытие получают нанесением на поверхность строительной стальной конструкции полимерной композиции с последующим нанесением изолирующего материала, что способствует предотвращению проникновения агрессивных агентов к поверхности металла и сохранению вспучивающих и огнезащитных свойств покрытия [1].

Недостатком известного способа является то, что получаемое покрытие имеет дефицитные полимерные составляющие, многокомпонентно и может эксплуатироваться только в закрытых помещениях при влажности не более 80%.

Известен способ получения огнезащитного покрытия на строительных конструкциях, включающий нанесение на защищаемую поверхность маяков, укладываемых в шахматном порядке из огнестойкой композиции на основе жидкого стекла, отверждение маяков и последующее нанесение огнестойкого затвердевающего материала на основе жидкого стекла и вермикулита. Маяки отверждают при нагреве до температуры 60-200^оС, при этом высота маяков меньше толщины огнезащитного покрытия [2].

Известный способ обеспечивает повышение адгезии покрытия к основе, но не обладает долговечностью.

Наиболее близким к заявленному является способ получения огнезащитного покрытия на строительных металлических конструкциях, включающий очистку поверхности конструкции, приготовление композиции покрытия, содержащей, мас. % : концентрат вермикулитовой руды 4-6; измельченные отходы пенополиуретана или пенополистирола 5-9; серпентин хризотиласбестовый 5-12; полифосфат натрия 4-6 и жидкое стекло - остальное; нанесение указанной композиции на поверхность торкретированием или вручную и отверждение или сушку [3].

Недостатком известного способа является получение покрытия с низкими водостойкостью и эксплуатационными характеристиками, в связи с чем известный способ может быть реализован только для закрытых помещений с влажностью не более 60%. Покрытие имеет невысокую адгезию к металлической конструкции и не обеспечивает коррозионной стойкости.

Цель изобретения состоит в том, чтобы устранить изложенные недостатки известного способа, а именно повысить огнезащитную способность, адгезию покрытия к металлу, его коррозионную стойкость и срок службы покрытия.

Для достижения указанного технического результата в способе получения огнезащитного покрытия на строительных металлических конструкциях, включающем очистку поверхности конструкции, приготовление композиции покрытия, содержащей концентрат вермикулитовой руды, измельченный отход пенополиуретана или пенополистирола, серпентин хризотиласбестовый, полифосфат натрия и жидкое стекло при соотношении, мас.%:
Концентрат вермикулитовой руды 4-6
Измельченный отход пенополиу-
ретана или пенополистирола 5-9
Серпентин хризотиласбестовый 5-12
Полифосфат натрия 4-6
Жидкое стекло Остальное нанесение указанной композиции на поверхность торкретированием или вручную и сушку, после сушки на композицию наносят раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе с толщиной слоя 0,5 и более.

Существенным отличием предлагаемого способа получения огнезащитного покрытия по сравнению с известными является нанесение слоя водостойкого и огнезадерживающего хлорсульфированного полиэтилена ХСП. Известно использование ХСП для получения покрытий, как грунтовочных слоев, так и покровных при ремонте кровель, защите железобетонных конструкций. Для получения огнезащитного покрытия в совокупности с огнезащитной композицией на основе жидкого стекла ХСП ранее никогда не применялся. Также существенным является нанесение ХСП в органическом растворителе, поскольку в процессе нанесения последний реагирует с органическими составляющими покрытия - измельченными отходами пенополиуретана или пенополистирола, растворяют их в контактном слое, а в процессе сушки покрытия формируется новая структура покрытия в контактном слое, влияющая на свойства покрытия в целом.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для приготовления композиции используют следующие материалы: - связующее - жидкое стекло Na₂O˙nSiO₂ ˙ mH₂O, отвечающее по химическому составу и физико-механическим характеристикам ТУ 13073/81.

- огнеупорная добавка - необожженная гидратированная слюда или концентрат вермикулитовой руды Ковдорского месторождения, отвечающий требованиям ТУ 21-25-73-77, химический состав: SiO₂ - 38,62%, MgO - 27,76%, Fe₂O₃ - 6,29% , свободная вода - 11,4%. Общее количество складируемых отходов 0,07 млрд.т.; - газообразующая добавка - измельченные отходы пенополистирола или пенополиуретана, или любой порофор;
- огнеупорная добавка - серпентин хризотиласбестовый Баженовского месторождения (руда мелкого хризотиласбеста), отвечающая требованиям ТУ 21-22-12-13. Представляет собой водный магниевый силикат Mg(OH)₈[(SiO₁₀]; Химический состав, мас. % : SiO₂ 42,8; MgО 40,8; свободная вода 13,0; ппп 0,4. Серпентин хризотиласбестовый является попутным продуктом при добыче асбеста. Из общего объема выемки горной массы выход асбеста промышленного назначения составляет 2-3% , остальное идет в отвал горнообогатительного комбината. Для Уральского месторождения характерно получение из всего объема выемки 0,8% асбеста, объем переработки руды для попутных целей - 4-7% , остальное - 94,5% направляется в отвалы. Общее количество складируемых отходов 0,26 млрд.т.;
- отвердитель жидкого стекла - полифосфат натрия вступает во взаимодействие с жидким стеклом, при этом образуется кремнегель, а выделяющееся при реакции тепло ускоряет его поликонденсацию. В результате образуется стеклообразное покрытие.

При взаимодействии жидкого стекла с окислами двух- и трехвалентных металлов, входящих в химический состав серпентина, концентрата вермикулитовой руды, образуется прочная структура материала из нерастворимых силикатов. Полифосфат натрия инициирует процессы упрочнения кремнеорганической структуры покрытия, связывая силикаты в одно целое.

- Лак ХП-734 (ТК 6-02-1152-82) представляет раствор хлорсульфированного полиэтилена ХСП в ксилоле, толуоле и сольвенте с добавлением стабилизатора - скипидара.

Пример осуществления способа. Поверхность металлической строительной конструкции очищают, готовят композицию путем перемешивания сыпучих компонентов в смесителях принудительного типа в течение 4-5 мин, введения жидкого стекла и окончательное перемешивание в течение 2-3 мин. Нанесение композиции на поверхность металлической конструкции осуществляют механизированно с помощью торкрет-установки. После нанесения композиции полученный слой выдерживают до затвердевания и наносят раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе кистью или валиком.

Между ХСП и огнезащитным покрытием создается контактный слой (см. фиг. 1).

В контактном слое за счет растворения частиц пенополистирола или пенополиуретана, находящихся в верхнем слое - сольвенте, ксилоле или толуоле образуется неровная поверхность с микропустотами. При замораживании, оттаивании, высыхании происходит увеличение - уменьшение структуры покрытия, в результате происходит концентрация напряжения. Контактный слой способствует перераспределению напряжений (R) в верхнем слое огнезащитного покрытия. В результате не происходит разрушения покрытия, а даже наоборот, наличие микропустот и перестройка кристаллической решетки под слоем ХСП улучшают эксплуатационные свойства.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ получения огнезащитного покрытия отличается от известного нанесением водостойкого и огнезадерживающего слоя хлорсульфированного полиэтилена, а также составом композиции и соотношением ее компонентов. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна" и критерию "Существенные отличия".

Примеры составов композиции приведены в табл. 1.

Испытания на прочностные свойства проводились по стандартной методике ГОСТ 5802-78. Оценка огнезащитной способности полученных композиций осуществлялась испытанием стальных образцов-пластин размером 200х200х2 с односторонним нанесением покрытия толщиной 5-10 мм. Испытания проводились на специальной установке по стандартному температурному режиму в соответствии со СТ СЭВ 1000-78. Испытания на долговечность проводились по методу искусственного старения (И. С.). Испытания на коррозионную стойкость по методу снятия анодных поляризационных кривых (СЭВ 4421-83). Результаты испытаний приведены в табл. 2 и фиг. 2-7.

При исследовании на долговечность рассматривались покрытия с ХСП и без ХСП, установлено, что у большинства покрытий без ХСП первые признаки разрушения появились через 5 лет искусственного старения (см. фиг. 4-5). Это связано с разрушением кристаллической решетки покрытия. Используя ХСП, увеличиваем срок службы покрытия до 10 лет при сохранении огнезащитной способности, адгезии и коррозионной стойкости (фиг. 6-7).

Сохранение эксплуатационных свойств композиции с ХСП связано со структурными и фазовыми превращениями в покрытиях, которые можно определить только методами точного анализа: методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), дифференциально-термического анализа (ДТА), рентгенофазового анализа (РФА).

Исследования проводились с исходной до нагрева структуры огнезащитного покрытия. В результате обнаружены различные соединения за счет переструктуризации основных анионов. Более того, после исследований покрытий на долговечность, а также при нагреве до температуры 800^оС в покрытиях также появляются как новые соединения, так и безводные соединения исходных компонентов. Интересным фактом является то, что использование природных минералов в композиции покрытия, защищенного ХСП, вызывает различные возможности из переструктуризации, которые, в свою очередь, влияют на свойства покрытий. На фиг. 2 видно образование монтморилонита, лизардита после испытаний на долговечность.

Таким образом, новые образованные соединения в виде лизардита, монтморилонита улучшают адгезионные и антикоррозионные свойства.

О хорошей антикоррозионной способности композиций с использованием ХСП свидетельствуют результаты исследований микроструктуры поверхности металла под покрытием через 1 год эксплуатации с момента их изготовления. На поверхности металла и после удаления покрытия отсутствуют признаки коррозии. Анодные поляризационные кривые также показывают отсутствие явных признаков коррозии у композиции с ХСП (маркировка 1-а).

Таким образом, у композиций с ХСП новые образованные соединения в виде натриево-магниевых силикатов - лизардита, монтморилонита, улучшают адгезионные, огнезащитные и антикоррозионные свойства. Использование лизардита, монтморилонита в этих целях до сих пор неизвестно.

Использование композиции с ХСП увеличивает долговечность на 5 лет, огнезащитную способность на 20-28%, адгезию на 22-27% по сравнению с прототипом.

Использование: в области строительства и в производстве строительных материалов, а именно для изготовления легкого огнезащитного покрытия по металлическим поверхностям строительных конструкций. Сущность изобретения: поверхность металлической конструкции очищают и наносят торкретированием композицию, содержащую, мас.%: концентрат вермикулитовой руды 4 - 6; отход пенополиуретана или пенополистирола 5 - 9; серпентин хризотиласбестовый 5 - 12; полифосфат натрия 4 - 6; жидкое стекло - остальное, затем на слой композиции наносят раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе с толщиной слоя 0,5 мм и более. 7 ил., 2 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ на строительных металлических конструкциях, включающий очистку поверхности конструкции, приготовление композиции покрытия, содержащей, мас.%
Концентрат вермикулитовой руды 4 - 6
Измельченный отход пенополиуретана или пенополистирола 5 - 9
Серпентин хризотиласбестовый 5 - 12
Полифосфат натрия 4 - 6
Жидкое стекло Остальное
нанесение композиции на поверхность торкретированием или вручную и сушку, отличающийся тем, что после сушки на слой композиции наносят раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе с толщиной слоя 0,5 мм и более, после чего проводят окончательную подсушку покрытия.