АНТИСЕПТИЧЕСКИЙ ОГНЕЗАЩИТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2007 года по МПК B27K3/32 C09K21/02 

Изобретение относится к составам для защиты древесины и деревянных конструкции и материалов от возгорания и гниения и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве, судостроении, а также в техпроцессах изготовления изделии из древесины.

Известен огнезащитный состав для древесины (а.с. №1077912, кл. С09К 3/28, опубл. в 1984 г.), содержащий бишофит, добавку и воду, при этом в качестве добавки он содержит каустический магнезит и каолин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бишофит30,6-34,9Каустический магнезит32,5-34,0Каолин16,2-21,0ВодаОстальное

Известный состав обладает высокими адгезионными свойствами к поверхности древесины и при этом образует прочный защитный слой на поверхности.

Недостатком данного состава является то, что он обладает низкой проникающей способностью, из-за того, что он образует защитный слой только на поверхности древесины без ее пропитки, т.е. обеспечивает поверхностную огнезащиту, в результате чего при механических повреждениях огнезащищенность материала ухудшается. Кроме того, данный состав может использоваться сразу после его приготовления, поэтому при возникновении аварийных остановок в работе приготовленный состав становится не пригоден для применения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является огнезащитный состав для древесины (патент РФ №2015157, кл. С09К 21/02, В27К 3/32, опубл. 30.06.94 г.), содержащий бишофит, добавки в виде щелочи, окислитель и воду, при этом в качестве щелочи он содержит карбонат натрия, а в качестве окислителя - бихромат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бишофит8-12Карбонат натрия3-6Бихромат натрия5-8ВодаОстальное

Недостатками этого решения являются его недостаточные огнезащитные свойства из-за низкой концентрации бишофита, а также малая глубина пропитки из-за образования нерастворимых соединений при взаимодействии карбоната натрия с бишофитом. Кроме того, этот состав достаточно токсичен из-за высокого содержания соединений шестивалентного хрома.

Регламентированное использование в качестве щелочи карбоната натрия, а в качестве окислителя - бихромата натрия ограничивает технологические возможности производства этой композиции.

Технической задачей изобретения является повышение проникающей и огнезащитной способности состава при одновременном снижении его коррозионной активности и токсичности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что антисептический огнезащитный состав для древесины содержит бишофит, щелочь, окислитель и воду. В нем новым является то, что плотность раствора составляет 1150-11180 кг/м³, а соотношение компонентов следующее, г/л:

Бишофит400-490Окислитель3-7Щелочь2-9ВодаОстальное

Заявленный состав отличается также тем, что в качестве окислителя содержит по крайней мере одно из веществ следующего ряда: хроматы и/или бихроматы щелочных и/или щелочно-земельных металлов. В качестве щелочи он содержит по крайней мере одно из веществ следующего ряда: гидроксиды щелочных и/или щелочно-земельных металлов, карбонаты щелочных металлов, гидрокарбонаты щелочных и/или щелочно-земельных металлов.

Плотность состава ограничена в пределах 1150-1180 кг/м³ в связи с тем, что ниже указанного предела снижается огнезащитная способность композиции и нижний температурный предел ее использования (оптимальный минус 30°С), снижается температура кипения, а также повышается коррозионная активность композиции.

Верхний предел плотности состава - 1180 кг/м³ обусловлен тем, что при превышении его повышается температура начала кристаллизации солей бишофита, увеличивается вязкость состава, вследствие чего снижается его проникающая способность, а кроме того, увеличивается бесполезный расход бишофита, т.е. неоправданное удорожание состава.

Использование окислителей в виде солей хромовой кислоты в количестве 3-7 г/л (0,26-0,6 мас.%), т.е. более чем в 10 раз меньше, чем в прототипе, обусловлено с одной стороны - обеспечением достаточных окислительных и антисептических свойств, с другой стороны - минимальной коррозионной активностью к металлическим поверхностям (оборудованию для обработки древесины) и минимальной токсичностью за счет снижения концентрации солей хромовой кислоты.

Использование щелочи в пределах от 2 до 9 г/л обусловлено регулированием водородного показателя рН композиции в пределах от 7 до 8,6 ед., что также снижает коррозионную активность состава. При этом верхний предел обусловлен тем, что при рН, близком к 8,6 ед., происходит процесс осаждения солей магния из бишофита в виде магнийгеля, который вначале, т.е. в пределах указанной концентрации щелочи, образует на поверхности изделия тонкую несгораемую пленку, повышающую огнестойкость древесины, однако в случае увеличения концентрации щелочи осаждение солей магния резко возрастает, толщина пленки увеличивается, что снижает проникающую способность и соответственно огнезащитные свойства состава.

Увеличение диапазона использования веществ в качестве щелочи и окислителя значительно расширяет технологические возможности изготовления композиции в сравнении с прототипом.

Предлагаемый состав готовят из водного раствора бишофита с плотностью 1150-1180 кг/м³, окислителя в виде хроматов и/или бихроматов любых щелочных и/или щелочно-земельных металлов, а также щелочи в виде гидроксидов любых щелочных и/или щелочно-земельных металлов, либо карбонатов щелочных металлов, либо гидрокарбонатов щелочных и/или щелочно-земельных металлов. При этом количество компонентов в любом их альтернативном варианте остается практически одинаковым.

В таблице 1 представлено несколько примеров композиций от минимального до максимального количественного содержания компонентов.

Таблица 1Наименование
компонентовСодержание компонентов, г/лАБВГДЕЖ31. Бишофит кристаллический4004004004454454904904902. Окислитель, например:        - бихромат калия;4,2-4,65,4-6,6-7,0- хромат натрия-3,0--4,2-5,8-3. Щелочь, например:        - гидроксид натрия;2,0--4,6-6,0--- карбонат калия; 2,8----8,2-- гидрокарбонат кальция  3,2 5,8--9,04. Вода (кг/м⁵)ОСТАЛЬНОЕПлотность состава11501150115011651165118011801180

В таблице 2 приведены основные технические характеристики вышеприведенных составов.

Таблица 2.ХарактеристикаСоставы А-Б-ВГ-ДЕ-Ж-31.Интервал рабочих температур, °С   - нижний303540- верхний1121141162.Плотность, кг/м³   - при 20°С115011651180- при 100°С1020104010503.Динамическая вязкость, мПа·с.   - при 20°С2,12,52,8- при100°С0,900,961,024.Средняя коррозионная активность к углеродистой стали (ст.10, 20, 40), мм/год   - при 20°С0,0090,0070,005- при 100°С0,0940,0760,062

Испытание состава с оптимальным содержанием компонентов на огнезащитную эффективность проводились на 10 образцах размером 30×60×150 мм. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3.№ ОбразцаМасса образца, гПотеря массыСредняя потеря массы.Группа огнезащит. эффективн.До обработкиПосле обработкиПосле сжиганияг%г%1130,62138,26121,288,446,468,546,53I2130,48138,12121,838,656,633130,92138,48122,438,506,494130,62138,22121,888,526,525130,69138,36122,108,756,676130,61138,10121,698,926,827130,78138,66122,268,526,518130,93138,82122,658,286,329130,68138,32122,248,446,4610130,72138,46122,318,416,43

Как видно из таблицы 3, предлагаемый состав обеспечивает первую группу огнезащитной эффективности.

Состав готовится следующим образом: расчетное количество щелочи растворяют в воде, добавляют окислитель, полученный раствор смешивают с водным раствором бишофита, добавляют воду и тщательно перемешивают до получения заданной плотности раствора (табл.1).

Нанесение состава может осуществляться пневмораспылителем или вручную 2-3-кратно при небольших объемах и ограниченных требованиях огнезащиты, однако обработка в промышленных условиях осуществляется в погружных ваннах или автоклавах. В этом случае важным фактором является показатель коррозионной активности к углеродистой стали (табл.2), который у данного состава значительно ниже, чем у известного.

Расход состава при поверхностной обработке - не менее 500 г/м (425 мл/м²), при глубокой пропитке не менее 400 кг/м³ (340 л/м³).

Сушка каждого слоя покрытия осуществляется в естественных условиях за время не менее 6 часов в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявленный состав имеет более высокие огнезащитные и антисептические свойства при меньшем расходе на единицу поверхности. Кроме того, он имеет малую коррозионную агрессивность, что позволяет использовать его для механизированной обработки древесины, а также менее токсичен.

Изобретение относится к составам для защиты древесины, деревянных конструкций и материалов от возгорания и гниения. Описан антисептический огнезащитный состав для древесины, содержащий 400-490 г/л бишофита, 2-9 г/л щелочи, 3-7 г/л окислителя и воды - остальное, плотность раствора составляет 1150-1180 кг/м³, при этом в качестве щелочи состав содержит, по крайней мере, одно из веществ следующего ряда: гидроксиды щелочных и/или щелочно-земельных металлов, карбонаты щелочных металлов, гидрокарбонаты щелочных и/или щелочно-земельных металлов, а в качестве окислителя хроматы и/или бихроматы щелочных и/или щелочно-земельных металлов. Технический результат - состав имеет высокие огнезащитные и антисептические свойства при малом расходе на единицу поверхности. 3 табл.

1. Антисептический огнезащитный состав для древесины, содержащий бишофит, щелочь, окислитель и воду, отличающийся тем, что плотность раствора составляет 1150-1180 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, г/л:

Бишофит400-490Окислитель3-7Щелочь2-9ВодаОстальное