СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕ- И БИОЗАЩИТЫ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК B27K3/52 C09K21/12 C09D5/14 

Изобретение относится к области обработки древесных материалов, бумаги и тканей огне- и биозащитными составами.

Известен огнезащитный состав, содержащий ортофосфорную кислоту - 32,5 маc. ч. , водный раствор аммиака - 23,5 маc. ч., мочевину - 44,0 маc. ч. (патент США 3537885).

Задачей изобретения является повышение огне- и биозащиты при минимальном расходе состава, снижение активности по отношению к металлам, расширение области применения, повышение долговечности защитных свойств.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является состав для огне- и биозащиты древесины на основе фосфор- и азотсодержащего органического антипирена, содержащий диалкилфосфит 8,2-20,2 маc. ч., карбамид 3,6-16,4 мас. ч. (патент RU 2061589, кл. В 27 К 3/36, С 09 К 21/12, опублик. 1996.06.10).

Недостатком указанного состава является высокая вязкость составов, которая затрудняет нанесение механическим способом, особенно в зимнее время. Вязкие составы хуже инъецируются в более глубокие слои древесины, что приводит к снижению огнезащитных и биозащитных свойств. Отсутствие воды в составах снижает их экологичность, так как при обработке резкий запах аэрозольных взвесей вызывает раздражение органов дыхания, не позволяя выполнять параллельные работы. Кроме того, недостатком является активность к металлам и большой расход состава при низком качестве.

Задачей изобретения является повышение огне- и биозащиты при минимальном расходе состава, снижение активности по отношению к металлам, расширение области применения, повышение долговечности защитных свойств.

Указанная задача решается, во-первых, составом на основе фосфорсодержащего органического антипирена, где согласно первому варианту в качестве антипирена состав содержит смесь продуктов реакции диметилфосфита, мочевины или глицерина и аммиака, растворенного в химически активной кислой воде при pН 5,8-6,4 и концентрации 28% в виде NH₄OH, полученной при 90^oС, при следующем соотношении компонентов, маc. ч.: диметилфосфит - 30-40; мочевина или глицерин - 20-30; аммиак, растворенный в химически активной воде, - 20-30.

Указанная задача также достигается составом для огне- и биозащиты на основе фосфорсодержащего органического антипирена, причем согласно второму варианту изобретения состав содержит в качестве антипирена смесь продуктов реакции по п.1 и водорастворимые, способные образовывать кокс, смолы в качестве загустителя, при следующем соотношении компонентов, маc.ч.: состав по п.1 - 90, загуститель - 10.

Указанная задача, кроме того, решается составом для огне- и биозащиты на основе фосфорсодержащего органического антипирена, причем согласно третьему варианту изобретения состав содержит в качестве фосфорсодержащего органического антипирена смесь продуктов реакции диметилфосфита, химически активной кислой воды при pН 4,0-5,0 в качестве окислителя и аммиака, растворенного в химически активной щелочной воде при pН 10,0-11,0 и концентрации 10% в виде NH₄OH, полученной при 140^oС, при следующем соотношении компонентов, маc.ч.: диметилфосфит - 25; окислитель - 5; аммиак, растворенный в химически активной щелочной среде - 70, причем pН состава составляет 7,0.

Огнезащитный эффект достигается за счет образования устойчивого к озолению вспененного кокса непосредственно при огневом воздействии. Стабильные показатели кислотности состава 5,8-6,4 предохраняют древесину от линейных деформаций, происходящих в более кислой среде за счет поглощения атмосферной влаги.

Высокая способность к инъецированию получена путем подбора оптимальной плотности состава. Оптимальная плотность состава получена в результате добавления химически активной аммиачной воды к диметилфосфиту, мочевине или глицерину. Химически активная кислая (+) вода имеет минимальное поверхностное натяжение, способствующее более интенсивному инъецированию и улучшению антисептических свойств.

Химически активная кислая (+) и щелочная (-) вода образуется вследствие воздействия электрического тока на воду. Отрицательно (-) заряженные ионы Н₂O тяготеют к катоду, положительно (+) заряженные ионы H₂O - к аноду.

Возможность использования изобретения подтверждается конкретными примерами.

Пример 1.

В реакторе растворяют мочевину или глицерин 30 г в диметилфосфите 40 г при 50^oС, затем вводят химически активную аммиачную воду 28% 30 г, происходит экзотермическая реакция при 90^o. Снижение температуры свидетельствует об окончании реакции. Готовый продукт охлаждают. В качестве фосфорсодержащего органического антипирена используется диметилфосфид, который выполняет функцию кислотного катализатора. Глицерин или мочевина выполняют роль газо-коксообразующих соединений. Химически активная аммиачная вода служит реагентом антиоксидантного действия, обеспечивает оптимальную плотность, увеличивает стабильность соединений и приводит к синергическому эффекту при огневом воздействии, обеспечивая при этом максимальный защитный эффект. Используемая аммиачная вода является катализатором реакции диметилфосфита и карбамида. С ее введением происходит саморазогрев (экзотермическая реакция) смеси, что позволяет значительно снизить затраты на нагрев реакционных смесей. При растворении аммиака в кислой (+) воде образуются NH₄OH и, возможно, примеси. Так как влияние и содержание примесей ничтожно, то оно в составе не учитывается. Расход состава 250-300 г/м², объемная плотность 1, 24 г/см³.

Пример 2
В состав, состоящий из диметилфосфита 30 г, мочевины или глицерина 30 г, аммиака, растворенного в химически активной воде, 30 г, вводят загуститель 10 г с объемной плотностью 1,4 г/см³ и в течение 3-5 мин перемешивают в краскомешалке. Состав годен к употреблению в течение 12 ч. В качестве загустителя используются водорастворимые смолы и клеи, способные образовывать кокс при огневом воздействии, обеспечивая при этом максимальный защитный эффект. Это могут быть карбамидно-меламиноформальдегидные, меламиноформальдегидные и фенолформальдегидные смолы. Обрабатываемые составом материалы относятся к первой группе огнезащитной эффективности, при расходе состава не менее 300 г/м².

Пример 3
В реактор вливают 25 г диметилфосфита, окислителя - химически активной кислой воды 5 г. Смесь нагревают до 140^oС и выдерживают при такой температуре в течение двух часов. Далее в состав постепенно вводят химически активную щелочную аммиачную воду 10% - 70 г. Готовый состав получается нейтральным pН 7. Материал, обработанный этим составом, не имеет запаха аммиака. Состав предотвращает материал от возгорания и распространения огня, т.к. при огневом воздействии происходит образование пенистого кокса, локализующего источник возгорания. Процесс тления отсутствует (СниП 2.01.02.-85). Состав наносится на поверхность 80-150 г/м². Объемная плотность 1,17 г/см³.

Проверку огнезащитной способности составов проводили по ГОСТ 16363-76 (СниП 2.01.02-85), биозащитной способности - по ГОСТ 16712-81. Древесина, обработанная данными составами, не подвергается поражению грибком, плесневелыми и гнилостными бактериями, а также насекомыми паразитами. При обработке составами пораженной древесины домовой грибок погибает через 3 суток (норма расхода 50 г/м²), а древоточцы, короеды, паклевая моль через 1 сутки (норма расхода 80 г/м² - путем аэрозольного нанесения). Поверхностный слой плесневелых и гнилостных процессов перестает прогрессировать сразу после нанесения состава (норма расхода 50 г/м²).

Свойства составов, полученных по примерам 1-3, приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый состав обладает более высокими огне- и биозащитными и антисептическими свойствами, что обеспечивает повышение рабочих характеристик обработанных изделий.

Использование заявляемого изобретения позволяет: снизить активность по отношению к металлам за счет исключения коррозии; повысить долговечность защитных свойств материалов; расширить область применения (использование состава для обработки гидрофильных материалов: бумага, ткани, версониты и т. д).

Изобретение относится к области обработки древесных материалов, бумаги и тканей огне- и биозащитными составами. Составы для огне- и биозащиты древесных материалов приготовлены на основе фосфорсодержащего органического антипирена. I состав содержит диметилфосфит, мочевину или глицерин и аммиак, растворенный в химически активной кислой воде. II состав дополнительно содержит загуститель по отношению к I составу. III состав содержит диметилфосфат, окислитель и аммиак, растворенный в химически активной щелочной среде. Определенное соотношение компонентов в составах обеспечивает высокие огне- и биозащитные свойства древесных материалов. 3 с.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав для огне- и биозащиты древесных материалов на основе фосфорсодержащего органического антипирена, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего органического антипирена он содержит смесь продуктов реакции диметилфосфита, мочевины или глицерина и аммиака, растворенного в химически активной кислой воде при pН 5,8-6,4 и концентрации 28% в виде NH₄ОН, полученной при 90^oС, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Диметилфосфит - 30-40
Мочевина или глицерин - 20-30
Аммиак, растворенный в химически активной воде - 20-30
2. Состав для огне- и биозащиты древесных материалов на основе фосфорсодержащего органического антипирена, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего органического антипирена он содержит смесь продуктов реакции диметилфосфита, мочевины или глицерина и аммиака, растворенного в химически активной кислой воде при pН 5,8-6,4 и концентрации 28% в виде NH₄ОН, полученной при 90^oС, и водорастворимые способные образовывать кокс смолы в качестве загустителя, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Диметилфосфит - 30
Мочевина или глицерин - 20-30
Аммиак, растворенный в химически активной воде - 20-30
Загуститель - 10
3. Состав для огне- и биозащиты древесных материалов на основе фосфорсодержащего органического антипирена, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего органического антипирена он содержит смесь продуктов реакции диметилфосфита, химически активной кислой воды в качестве окислителя и аммиака, растворенного в химически активной щелочной воде при pН 10,0 - 11,0 и концентрации 10% в виде NH₄ОН, полученной при 140^oС, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Диметилфосфит - 25
Окислитель - 5
Аммиак, растворенный в химически активной щелочной среде - 70
pН состава составляет - 7,0