ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВСПУЧИВАЮЩИЙСЯ СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1996 года по МПК C09D5/18 C09D161/24 C09D161/30 C09K21/10 C09K21/12 B27K3/34 B27K3/16 

Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся покрытиям для теплоизоляции металлических и деревянных конструкций при пожаре.

Известен огнезащитный вспучивающийся состав, содержащий водорастворимую меламиномочевиноформальдегидную смолу, П-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, фосфат аммония, уротропин, сорбит или маннит, дициандиамид, буру, каолин, стекловолокно и воду [1]
Описанный состав при толщине сырого покрытия 2,5 мм обеспечивает огнестойкость металлической конструкции, на которую он нанесен, 45-51 мин.

Однако указанный состав содержит в своем составе дициандиамид, который является очень дефицитным компонентом и в настоящее время в России практически не производится из-за сложной технологии его изготовления.

Кроме того, этот состав предназначен только для защиты металлических конструкций и не приемлем для защиты деревянных конструкций.

За прототип выбран огнезащитный вспучивающийся состав, содержащий водорастворимые мочевиноформальдегидную или мочевиномеламиноформальдегидную смолу, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливинилацетатную эмульсию, фосфаты аммония, асбестовое волокно или каолин, стекловолокно, мочевину, пентрол и воду [2]
Выбранный за прототип состав не содержит дициандиамида. Однако толщина сырого покрытия этого состава составляет 5-6 мм при расходе 7,5 кг/м².

Кроме того, покрытие, выполненное составом, выбранным за прототип, имеет значительное водопоглощение, что приводит к постепенному снижению адгезионных свойств в процессе эксплуатации. Так в течение 6 месяцев эксплуатации адгезия при отрыве покрытия снижается в среднем на 12% а через 12 месяцев на 20% и составляет 3,0-4,2 кгс/см². Это сужает технологические возможности состава, ограничивая сферу его применения металлическими конструкциями, на которые действуют только статические нагрузки (фермы, колонны и т.д.). При нанесении выбранного за прототип состава, например, на вентиляционные короба и другие конструкции, подвергающиеся вибрационному воздействию, покрытие из-за постепенного значительного снижения адгезионных свойств начинает со временем отслаиваться от металлической подложки.

Как показали проведенные заявителем испытания, частичное отслаивание (2-4% поверхности) от вентиляционных коробов происходит уже через 7-8 месяцев, а через 12 месяцев происходит отслаивание покрытия на 30-35% поверхности коробов.

Еще одним недостатком состава, выбранного за прототип, является то, что он предназначен только для защиты металлических конструкций и совершенно не приемлем для защиты деревянных конструкций.

Это обусловлено тем, что вследствие значительного водопоглощения покрытия происходит набухание верхних слоев древесины, а это, в свою очередь, резко снижает адгезионные свойства покрытия. Указанный недостаток приводит к тому, что через 6 месяцев адгезия покрытия на древесине равна 3 баллам (ГОСТ 15140-78), а через 12 месяцев 4 баллам, т.е. другими словами, через год эксплуатации происходит отслаивание покрытия на 70-75% деревянной поверхности. Кроме того, из-за большого веса покрытия (расход состава 7,5 кг/м²) наблюдается расслоение деревянных конструкций, установленных вертикально (или под углом), и потолочных конструкций. Последний недостаток особенно актуален, если конструкция выполнена, например, из многослойной фанеры или ДСП.

К тому же деревянные конструкции, толщина которых не превышает 3-6 мм, из-за большого веса покрытия подвергаются короблению.

Технической задачей изобретения является уменьшение толщины покрытия и расширение его технологических возможностей при одновременном повышении долговечности за счет уменьшения водопоглощения и увеличения адгезии на отрыв.

Сущность изобретения заключается в том, что огнезащитный вспучивающийся состав для покрытий, включающий водорастворимую мочевиноформальдегидную мочевиномеламиноформальдегидную смолу, фосфат аммония, каолин, полиспирт и воду, содержит в качестве фосфата аммония полифосфат аммония, в качестве полиспирта пентаэритрит или побочный продукт его производства пентрол и дополнительно П-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, меламин, пиануровую кислоту, аммелин, аммелид при следующем соотношении компонентов, мас.

Водорастворимая мочевиноформальдегидная смола или водорастворимая мочевиномеламиноформальдегидная смола 19-40
Полифосфат аммония 25-29
П-трет-бутилфенолформальдегидная смола 5-7
Каолин 5,5-6,5
Меламин 1,5-2,8
Циануровая кислота 1,6-3,5
Аммелин 0,3-0,7
Аммелид 0,2-1,1
Пентрол или пентаэритрит 12-17
Вода остальное
В случае покрытий металлических поверхностей состав дополнительно содержит 1,8-2,5 мас. стекловолокна.

Пентрол является побочным продуктом производства пентаэритрита и представляет собой смесь, (в мас.): органических полиспиртов не менее 65, формиата натрия на более 14, воду и летучие вещества 23±3 (ТУ 7510208-14-90).

Большим преимуществом предлагаемого состава является то, что он может одинаково успешно использоваться как для защиты металлических, так и для защиты деревянных конструкций. Состав не содержит остродефицитных ингредиентов.

Покрытие, полученное путем нанесения предлагаемого состава на металлическую конструкцию, имеет толщину 2,6-2,8 мм (прототип 5,8-6,0 мм) и водопоглощение 1,7-2,2% (прототип 3,4-3,9% ) при переменной влажности воздуха 60-75%
Адгезия при отрыве покрытия, полученного при нанесении предлагаемого состава на металлическую конструкцию, через 10 дней после нанесения состава составляет 5,5-5,6 кгс/см², а через 12 месяцев после нанесения состава - 5,4-6,4 кгс/см², в то время как адгезия при отрыве покрытия по прототипу через 12 месяцев после нанесения состава составляет всего 3,3-4,2 кгс/см², (т. е. в 1,3-1,9 раза меньше, чем у состава по изобретению).

Описанные преимущества значительно увеличивают долговечность покрытия (срок службы до 10 лет) и позволяют использовать его для защиты вентиляционных коробов и других конструкций, подвергающихся вибрационному воздействию. Расход предлагаемого состава при покрытии металлических конструкций меньше по сравнению с прототипом в 2,1 раза.

Покрытие, полученное путем нанесения предлагаемого состава на деревянную конструкцию, имеет толщину всего 0,5 мм, при этом средняя потеря массы при горении (по ГОСТ 16363-76) составляет 3,45-3,95%
Примеры предлагаемого и известного составов и их свойств приведены в таблицах 1-5.

Огнезащитный вспучивающий состав готовят следующим образом.

В начале получают композицию производных триазина, включающую меламин, циануровую кислоту, аммелин, аммелид в количествах, указанных в заявке, и полифосфат аммония в количестве 0,4-0,8 мас. от общей массы предлагаемого огнезащитного вспучивающего состава.

Наиболее оптимальным в настоящее время способом получения указанной композиции производных триазина является способ, при котором карбамид или продукты его пиролиза нагревают при атмосферном давлении и температуре 300-360^oС в течение 1-1,5 час в присутствии фосфорной кислоты или ее аммонийной соли в количестве 5-10% от массы реагирующих веществ.

Для нагрева используется любое доступное оборудование, например печь. Указанная композиция производных триазина может быть получена также и любым другим известным специалисту способом.

Затем смешивают водорастворимую мочевиноформальдегидную смолу или мочевиномеламиноформальдегидную смолу, П-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, пентрол или пентаэритрит и полученную композицию производных триазина и загружают в шаровую мельницу, где перетирают до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед по "Клину"). В полученную массу добавляют каолин и перемешивают в смесителе по получения однородной массы, в случае, если состав предназначается для покрытия однородной массы. В случае, если состав предназначается для покрытия металлических конструкций, то вместе с каолином в полученную массу добавляют стекловолокно и также перемешивают в смесителе до получения однородной массы. Полифосфат аммония в количестве 24,6-28,2 мас. от общей массы предлагаемого состава добавляют в состав непосредственно перед его нанесением и перемешивают в смесителе или вручную (суммарное количество полифосфата аммония равно добавляемому в состав непосредственно перед нанесением и количеству (0,4-0,8 мас.), уже включенному в состав в качестве одного из ингредиентов композиции производных триазина; содержащей мелем, циануровую кислоту, аммелин, аммелид и полифосфат аммония).

Расчетное количество воды можно вводить в состав как после введения каолина и стекловолокна, так и вместе с полифосфатом аммония непосредственно перед нанесением.

В таблицах 1-3 приведены примеры составов по изобретению и показатели их огнестойкости в случае покрытия металлических и деревянных конструкций (соответственно, таблицы 1 и 3), а в таблице 4 составы по прототипу и их свойства. В таблице 5 представлены сравнительные свойства составов по изобретению и по прототипу. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4 ТТТ5 ТТТ6 ТТТ7 ТТТ8 ТТТ9

Использование: в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и производстве стройматериалов при изготовлении огнезащищенных и металлических конструкций. Сущность: огнезащитный вспучивающийся состав для покрытий содержит (мас. проц.): водорастворимую мочевиноформальдегидную или мочевиномеламиноформальдегидную смолу 19-40, полифосфат аммония 25-29, пентаэритрит или побочный продукт его производства-пентрол на основе полиспиртов 12-17, каолин 5,5-6,5, n-трет-бутилфенолформальдегидную смолу 5-7, меламин 1,5-2,8, циануровую кислоту 1,6-3,5, аммелин 0,3-0,7, аммелид 0,2-1,1 и воду до 100 мас. проц. В случае покрытий металлических поверхностей состав дополнительно содержит 1,8-2,5 мас.проц. стекловолокна. Свойства состава: толщина покрытия на металлической поверхности - 2,6-2,8 мм, на деревянной поверхности - 0,5 мм, адгезия при отрыве по ГОСТ 15140-78 через 12 месяцев к металлу - 5,4-6,4 кгс/кв•см и к древесине 1-2 балла, потеря массы образца с покрытием толщиной 0,5 мм по деревянной поверхности при горении согласно ГОСТ 16363-76 - 3,45-3,95 мас. проц. , огнестойкость стальных конструкций с огнезащитным покрытием и одним грунтовочным слоем - 45,5-49 мин., водопоглощение покрытия толщиной 2,6-2,8 мм по металлу при относительной влажности воздуха 60-75 проц. - 1,7-2,2 проц., покрытие не отслаивается, срок службы покрытия до 10 лет; расход состава при покрытии деревянных конструкций - 0,485-0,515 кг/кв. •м, и при покрытии металлических конструкций - 3,5 кг/кв.•м; жизнеспособность состава без добавки полифосфата - 6 месяцев. 5 табл.

1. Огнезащитный вспучивающийся состав для покрытий, содержащий водорастворимые мочевино- или меламиноформальдегидную смолу, фосфат аммония, полиспирт, каолин и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве фосфата аммония полифосфат аммония, в качестве полиспирта пентаэритрит или побочный продукт его производства пентрол и дополнительно п-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, медамин, циануровую кислоту, аммелин и аммелид при следующем соотношении компонентов, мас.

Водорастворимые мочевино- или меламиноформальдегидная смола 19 40
Полифосфат аммония 25 29
Пентаэритрит или пентрол 12 17
Каолин 5,5 6,5
п-трет-Бутилфенолформальдегидная смола 5 7
Меламин 1,5 2,8
Циануровая кислота 1,6 3,5
Аммелин 0,3 0,7
Аммелид 0,2 1,1
Вода Остальное.