СПОСОБ ОГНЕЗАЩИТЫ ДРЕВЕСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B27K3/52 

Изобретение относится к получению огнезащитных древесных изделий нанесением на них специальных составов без ухудшения целевых свойств изделий.

Известен способ получения огнезащитных материалов, применяемых для покрытия строительных конструкций из древесины с сохранением текстуры древесины (1).

Этот способ заключается в нанесении на древесину кистью или пульверизатором лакового покрытия. При этом состав для получения лака содержит (мас.): 50% -ный водный раствор мочевиномеламиноформальдегидной смолы 55 65; порошкообразную 100% -ную меламиноформальдегидную смолу 4 6; диэтиленгликоль 0,2 1,0; этилцеллозольв 4 6, диаммонийфосфат 7 10, дициандиамина 5 8; аммоний сернокислый 7 10; пентаэритрит 4 6.

Недостатком этого способа является многокомпонентность состава и дефицитность таких компонентов, как меламиноформальдегидная смола, диэтиленгликоль, этилцеллозольв.

Многокомпонентный состав определяет сложность приготовления, обусловленную низкой растворимостью компонентов, плохой смешиваемостью.

Целью настоящего изобретения является упрощение процесса приготовления огнезащитного покрытия и удешевление его.

Поставленная цель достигается тем, что в способе огнезащиты древесных конструкций и материалов, включающем нанесение на их поверхность водного раствора смеси фосфор и азотсодержащего антипирена с аминоформальдегидной смолой, в качестве антипирена используют продукт взаимодействия 0,8 1,2 мас. ч. ортофосфорной кислоты и 0,9 1,5 мас.ч. мочевины в расплаве, а в качестве аминоформальдегидной смолы карбомидоформальдегидную, при этом сначала наносят пропитывающий раствор, содержащий 40 65 мас. антипирена и 0,1 0,3 мас. полиакриламида и 0,2 -0,8 мас. бихромата калия, а после высыхания поверхности раствор смеси 40 50 мас. карбамидоформальдегидной смолы и 2,0 4,0 мас. антипирена.

Продукт взаимодействия указанных реагентов является амидофосфатом (антрипирен КМ). Повышение содержания полиакриламида (ПАА) в составе выше указанного предела приводит к ухудшению смешиваемости растворов ПАА и КМ. Снижение содержания ПАА приводит к уменьшению вязкости пропитывающего раствора, что не обеспечивает качественной обработки вертикальных поверхностей. Этот раствор имеет вязкость 11±6 мП•с. При такой вязкости раствор наносится на вертикальные поверхности в два приема: на горизонтальные поверхности (при нанесении сверху)- в один прием, чем обеспечивается достаточная огнезащита древесины.

Для повышения декоративных качеств покрытия (придания тона древесины) пропитывающий раствор содержит дихромат калия в количестве 0,2 0,8 мас.ч. на 100 мас. ч раствора, который также является антипиреном и совместим с антипиреном КМ, не меняет устойчивости раствора и в зависимости от расхода изменяет тон защищаемой древесины от оранжевого, слабо-насущенного светлого (цветовой тон λ 584 нм, чистота p 37% светлота r 70,5%) при массовой доле дихромата 0,2% до оранжево-желтого, средне-насыщенного, средней светлоты l 579 нм, p 43% r 44,5%) при массовой доле дихромата 0,8% по Атласу цветов. При увеличении массовой доли дихромата, окраска становится оранжево-желтой (l 576,5 нм), причем насыщенность цвета падает до 31% а светлота до 39% такой тон снижает декоративные свойства. Цвет древесины при использовании дихромата калия в пределах 0,2 0,8% позволяет использовать такую окраску при реставрации памятников. Соотношения и свойства обеспечивают устойчивость пропитывающего раствора в течение 1 года.

В предложенном способе углерод лигнина и других высокомолекулярный компонентов древесины под действием пропитывающего раствора в условиях возгорания карбонизуется до развития условий горения незащищенной древесины. Раствор смеси карбомидоформальдегидной смолы (КФС) с антипиреном выполняет функцию кроющего слоя и защищает пропитывающий раствор от вымывания и атмосферных воздействий. Соотношением компонентов в смеси выбрано исходя из скорости отверждения связующего при введении КМ. КМ является отвердителем для системы и снижает ее горючесть до уровня неспособности к самостоятельному горению. Повышение содержания КМ вызывает коагуляцию и преждевременное отверждение пропитывающего раствора.

Особенностью заявляемого способа является образование защитного слоя не на защищаемом материале, а с использованием поверхностного слоя защищаемой древесины, что повышает устойчивость огнезащитного слоя.

Получающееся покрытие осуществляет свое огнезащитное действие в предповерхностном слое древесины и на поверхности, реализуя соответственно механизм огнезащитного действия в конденсированной фазе по теории каталитической дегидротации и изоляции по теории покровного слоя. Вымывание состава пропитывающего раствора не происходит благодаря защите кроющего состава, что обеспечивает стабильность покрытия во времени. Огнезащитное покрытие является неукрывистым, причем декоративные свойства древесины не изменяются или направленно регулируются от оранжевого до оранжево-желтых тонов. Простота использования и доступность компонентов открывает возможность широкого использования огнезащитного покрытия.

Пример 1 (оптимальный). (Расчет на сухое вещество). 0,2 мас. ч полиакриламида растворяют в воде в емкости, оборудованном мешалкой и обогревом, температура 60^oС, число оборотов мешалки n 60 120 об/мин, (R_l 35000 70000). В емкость подают концентрированный раствор КМ и продолжают перемешивать до получения однородной массы концентрацией 52%
Дихромат калия вводят в виде сухого порошка с мас. долей 0,5 и перемешивают до полного растворения. Раствор разливают в емкости хранения и он готов к использованию. Жизнеспособность раствора 1 год.

Кроющий раствор готовят в отдельной емкости путем перемешивания КФС и воды до получения однородной смеси с массовой долей КФС 45% Затем прибавляют водный раствор КМ (3 мас. ч.) и перемешивают. Добавляют непосредственно перед использованием.

Нанесение огнезащитного покрытия осуществляют следующим образом. Пропитывающий раствор наносят кистью в один или два приема в зависимости от свойств защищаемой древесины и геометрии конструкции. Минимальное время между нанесениями составляет от 20 мин до 2 ч в зависимости от температуры. Расход состава 1 139 г/м².

Кроющий раствор наносят кистью в 2 слоя на древесину, обработанную пропитывающим раствором. Расход кроющего раствора 144 г/м².

Сушка покрытия протекает естественно при температуре от 15 до 50^oC в течение 12 48 ч соответственно. Образцы, обработанные огнезащитным составом, подвергали огневым испытаниям.

Водопоглощение за 24 ч образца с покрытием по примеру 1 составляет 10,6% тогда как образец без покрытия имеет водопоглощение 17,1% т.е. условный показатель водозащитной способности покрытия (К), определяемый по отношению водопоглощения защищенного образца к водопоглощению контрольного парного образца, составляет 0,62.

Пример 2. Приготовление растворов осуществляется как в примере 1, содержание КМ в пропитывающем растворе доводится до 40 мас.ч. Содержание ПАА составляет 0,3 мас. ч. дихромата калия 0,8 мас. ч,Расход пропитывающего раствора 104 г/м².

В кроющем растворе содержание КФС 40 мас.ч. КМ 2 мас.ч. Расход 126 г/м². Водопоглощение за 24 ч составляет 13% (К 0,76).

Пример 3. Приготовление растворов осуществляется как в примере 1, содержание КМ в пропитывающем растворе доводится до 65 мас.ч. содержание ПАА 0,2 мас.ч. дихромата калия 0,2 мас.ч. Расход 171 г/м².

В кроющем растворе содержание КФС 50 мас.ч.

КМ 4,0 мас.ч. Расход 163 г/м². Водопоглощение за 24 ч составляет 11,5% (К 0,67).

Пример 4. Приготовление составов осуществляется как в примере 1, содержание КМ в пропитывающем растворе 1-30 мас.ч. ПАА 0,5 мас.ч. дихромата калия 1,7 мас.ч. Расход 45 г/м².

Содержание КМ 30 мас.ч. вызывает снижение расхода раствора на 1 м², в результате чего не обеспечивается достаточный уровень огнезащиты древесины.

В кроющем растворе содержание КФС 35 мас.ч. КМ 1,0 мас.ч. Расход - 59 г/м². Повышенное разбавление КФС водой и недостаточное количество КМ приводит к ухудшению отверждения покрытия и его липкости. Водопоглощение за 24 ч составляет 16,8% (К 0,98).

Пример 5. (Сравнительный). Приготовление составов осуществляется как в примере 1, содержание амидофосфата КМ 70 мас.ч. ПАА отсутствует, дихромата калия 0,1 мас.ч. Расход пропитывающего раствора 156 г/м². Раствор имеет большую вязкость, что затрудняет пропитку древесины и приводит к снижению расхода по сравнению с примером 3, в котором содержание КМ составляет 65 мас.ч.

В кроющем растворе содержание КФС 55 мас.ч. КМ 5,0 мас.ч. Расход - 228 г/м². Недостаточное разбавление КФС водой и избыточное количество КМ приводит к растрескиванию покрытия. Водопоглощение за 24 ч составляет 14,7% (К 0,86). Все данные по примерам сведены в таблицу.

Использование: для получения огнезащитных древесных изделий. Сущность изобретения: на поверхность древесных конструкций и материалов наносят пропитывающий раствор, содержащий 40 - 65 мас.% антипирена, 0,1 - 0,3 мас.% полиакриламида и 0,2 - 0,8 мас.% бихромата калия. После высыхания поверхности наносят раствор смеси 40 - 50 мас.% карбамидоформальдегидной смолы и 2,0 - 4,0 мас.% антипирена. Антипирен - продукт взаимодействия 0,8 -1,2 мас. ч. ортофосфорной кислоты с 0,9 - 1,5 мас. ч. мочевины в расплаве. 1 табл.

Способ огнезащиты древесных конструкций и материалов, включающий нанесение на их поверхность водного раствора смеси фосфор- и азотсодержащего антипирена с аминоформальдегидной смолой, отличающийся тем, что в качестве антипирена используют продукт взаимодействия 0,8 1,2 мас.ч. ортофосфорной кислоты с 0,9 1,5 мас.ч. мочевины в расплаве, а в качестве аминоформальдегидной смолы карбамидоформальдегидную, при этом сначала наносят пропитывающий раствор, содержащий 40 65 мас. антипирена, 0,1 0,3 мас. полиакриламида и 0,2 0,8 мас. бихромата калия, а после высыхания поверхности раствор смеси 40 50 мас. карбамидоформальдегидной смолы и 2,0 4,0 мас. антипирена.