ОГНЕСТОЙКАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2015 года по МПК C09K21/00 B27K3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к огнестойкой композиции для пропитки таких материалов, как древесина. Настоящее изобретение также относится к способу пропитки древесины и к древесине, полученной указанным способом пропитки.

Предпосылки создания изобретения

Различные композиции для пропитки древесины против огня являются известными. Они могут содержать компоненты, такие как тонкодисперсный твердый материал, которые имеют огнестойкие свойства, или вспучивающиеся соединения, которые образуют изоляционный обугленный слой на покрытом изделии при высокой температуре, или соединения, которые пропитывают древесину с образованием, например, водяного пара в случае огня. Многие композиции содержат соединения, которые считаются токсичными или вредными.

WO 91/00327 рассматривает водорастворимую огнестойкую композицию для пропитки твердых древесных продуктов и других целлюлозных материалов, содержащую от примерно 40% до примерно 70% борной кислоты, по меньше мере один азотсодержащий синергический материал, который является растворимым в воде при температуре растворения от выше 0°C до ниже 100°C в количестве, которое в сочетании с борной кислотой является эффективным для улучшения огнестойкости древесных продуктов, пропитанных ею, по сравнению с синергическим материалом и борной кислотой в отдельности, и содержащую суммарно не более примерно 15% материалов, имеющих кислотную крепость больше, чем борная кислота, причем такая композиция при введении в древесные продукты, по существу, не имеет влияния на гидролиз древесной целлюлозы и коррозию металлов в контакте с древесным продуктом.

US 6911070 рассматривает способ получения жидкой коллоидной растворимой огне- и пламястойкой и ингибирующей смеси для природных и пористых синтетических веществ, содержащий следующие стадии: а) смешение в качестве первой стадии 3-8% производного целлюлозы в воде с получением коллоидного растворителя; и b) введение 15-40% обугливающего агента и вспенивающего агента в коллоидный растворитель с получением вспучивающейся основы; и с) обеспечение осаждения нерастворимых компонентов вспучивающейся основы и собирание надосадочного слоя; и d) растворение источника фосфорной кислоты в надосадочном слое с получением пламягасящей смеси.

WO 2008/150157 рассматривает огнестойкую композицию, состоящую по существу из водорастворимого пламягасящего агента, вспучивающегося агента и комплексообразующего агента и, необязательно, обугливающего агента. В качестве пламягасящего агента используется фосфатсодержащий агент, такой как аммонийводородфосфат.

Имеется еще потребность в огнестойких композициях, которые являются экономически и экологически приемлемыми. Необходимо избегать использования больших количеств вредных соединений, таких как фосфор и бор, а также избыточного выделения нежелательных газов, таких как диоксид углерода. Кроме того, такие композиции должны быть стабильными в течение длительного периода времени, и они должны быть применимы для нескольких типов материалов, таких как древесина.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение предусматривает водную огнестойкую композицию, содержащую аммоний, фосфорную кислоту, фосфат диаммония, сульфат аммония, мочевину и комплексообразующий агент.

Настоящее изобретение также предусматривает способы пропитки древесины, в которых древесина пропитывается указанной композицией.

Настоящее изобретение также предусматривает древесину, получаемую указанным способом (способами).

Одним преимуществом огнестойкой композиции настоящего изобретения является то, что она образует защитный слой и/или пену на пропитанной древесине, которые действуют как эффективный антипирен. Указанный изоляционный защитный слой предотвращает проникновение огня в древесину, таким образом, сохраняя ткань древесины неповрежденной.

Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что огнестойкая композиция является недорогостоящей по сравнению со многими коммерческими продуктами.

Еще другим преимуществом настоящего изобретения является то, что огнестойкая композиция является менее токсичной по сравнению со многими коммерческими продуктами, такими как продукты, содержащие фосфорную кислоту или бор. Например, количество фосфорных соединений, используемых в изобретении, может поддерживаться на относительно низком уровне. При пропитке защитное оборудование не требуется.

Еще другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что цвет пропитанной древесины не изменяется. Кроме того, должно быть отмечено, что композиция также предохраняет древесину от растрескивания, гниения и образования синих пятен, поэтому действует как композиция консерванта.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показана поверхность объекта сразу после огня.

На фигуре 2 показана почерневшая пена, соскобленная с поверхности, и необгоревшая древесина является непокрытой.

На фигуре 3 показано распространение огня (в среднем 75 мм) на куске 2-х плоских объектов. На объектах 2.2.1 и 2.2.2 можно видеть, как необгоревшая древесина является непокрытой под почерневшей пеной.

На фигуре 4 показано распространение огня (в среднем 688 мм) на непропитанных объектах.

На фигуре 5 показана скорость выделения тепла К1-образцов в испытаниях в коническом калориметре при излучении 50 кВт/м².

На фигуре 6 показана скорость выделения тепла К2-образцов в испытаниях в коническом калориметре при излучении 50 кВт/м².

На фигуре 7 показана скорость выделения тепла Т2-образцов в испытаниях в коническом калориметре при излучении 50 кВт/м².

На фигуре 8 показана скорость выделения тепла R2-образцов в испытаниях в коническом калориметре при излучении 50 кВт/м².

На фигуре 9 показан объект с пропитки 2 после трех недель (504 ч) сушки (слева) и сравнительный объект (справа). Часть композиции кристаллизуется на поверхности пропитанного объекта.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение предусматривает водную огнестойкую композицию, содержащую фосфорную кислоту в качестве антипирена, аммоний, фосфат диаммония, сульфат аммония, мочевину и комплексообразующий агент. Композиция может использоваться для пропитки такого материала, как древесина. Композиция может также использоваться как пламягасящий агент или как жидкость, используемая в пламягасящем агенте.

Аммоний способствует абсорбированию композиции в пропитываемом материале. Для составления композиции обычно используется водный раствор аммония. Аммиак может присутствовать в количестве примерно 15-20% (об./об.).

Числовые значения, представленные здесь, являются обычно приблизительными. Процентное содержание является обычно массовым процентным содержанием, если не указано иное.

Фосфорная кислота является одним из главных огне-/пламястойких агентов. Используемая концентрация фосфорной кислоты может варьироваться, но обычно может использоваться 85% (мас./мас.) основной раствор. Также используемым является 75% (мас./мас.) раствор. Фосфорная кислота может присутствовать в количестве примерно 5-10% (мас./об.), например 2,5-7,5% (мас./об.).

Кроме того, сульфат аммония, такой как моноаммонийсульфат или диаммонийсульфат, используется в качестве антипирена для замены любого фосфорного соединения. Сульфат аммония может присутствовать в количестве примерно 5-10% (мас./об.), например 2,5-7,5% (мас./об.). В одном варианте отношение сульфата аммония к фосфорной кислоте находится в интервале от 1:1 до 99:1, например в интервале от примерно 3:1 до 10:1, таком как примерно 1:1 (мас./мас.). Таким образом, количество фосфорных соединений, таких как фосфорная кислота, может поддерживаться на низком уровне. В одном примере небольшое количество бората цинка может вводиться для улучшения эффекта, такое как примерно 5-25% количества фосфорной кислоты. В одном варианте соотношение (фосфорная кислота):(борат цинка):(сульфат аммония) составляет примерно 1:1:2. Сульфат аммония также снижает рН, таким образом, снижая необходимость в другом рН-регулирующем агенте (агентах). В одном варианте количество сульфата аммония является примерно таким же, как количество фосфорных соединений или фосфорной кислоты. Обычно рН композиции должен быть по существу нейтральным, т.е. около 7.

Диаммонийфосфат также имеет огнестойкие свойства. Диаммонийфосфат может присутствовать в количестве примерно 10-25% (мас./об.), таком как примерно 13-20% (мас./об.). Также могут использоваться моноаммонийфосфат или его комбинации, такие как в примерном соотношении 50:50 (мас./мас.). В одном примере тринатрийцитрат может использоваться вместо любого фосфата аммония, например примерно 5-50% (мас./мас.). Тринатрийцитрат является нетоксичным и недорогостоящим соединением. В одном варианте соотношение моноаммонийфосфат:диаммонийфосфат:(хлорид калия):тринатрийцитрат составляет примерно 1:1:1:1.

Мочевина также имеет огнестойкие свойства, но может также считаться вспучивающим агентом. Обычно используется основной раствор около 46%. Мочевина может присутствовать в количестве примерно 2-10% (мас./об.), таком как 3-5% (мас./об.).

Часть мочевины и/или диаммонийфосфата может быть заменена шлаком, таким как шлак Томаса, или основный шлак, который является недорогостоящим материалом. Основный шлак является побочным продуктом производства стали. Имеется много известняка и доломита от плавления железной руды, которые адсорбируют фосфат. Они используются как удобрения в садах и на фермах в районах производства стали. Основный шлак обычно содержит по меньше мере 12% общей фосфорной кислоты (Р₂О₅). В одном варианте композиция дополнительно содержит шлак. Часть мочевины также может быть заменена гуанидинсульфаматом, который является агентом, вызывающим набухание, подавляющим дымообразование. Замененная часть может находиться, например, в интервале, составляющем 5-50% (мас./мас.) мочевины и/или диаммонийфосфата. Также в мочевину или гуанидинсульфамат может быть введен борат цинка. В одном варианте соотношение (борат цинка):мочевина:гуанидин составляет примерно 1:2:2.

Вспучивающие агенты являются известными в технике. Они также используются в качестве антипиренов в обычно воспламеняющихся композициях. По определению «вспученный» представляет собой состояние, раздувшееся или наполненное газом. Вспученное покрытие является таким, что оно увеличивается или расширяется с образованием ячеистой структуры при воздействии достаточного тепла. Покрытия вспучивающегося типа обеспечивают защиту нагрево- и/или огнеопасных подложек при формовании огнестойкого теплоизоляционного барьера поверх подложки. Другие вспучивающие агенты, которые могут использоваться в композиции, включают в себя гуанидин, гуанидингидрохлорид, глицин и другие водорастворимые аминокислоты и их производные, такие как амиды.

В одном варианте композиция дополнительно содержит обугливающий агент. В одном варианте обугливающим агентом является глицерин. Другие подходящие обугливающие агенты включают в себя декстрин, инозит, амилазу, водорастворимые полисахариды, пентаэритрит, дипентаэритрит и многоатомные спирты. В одном варианте композиция дополнительно содержит обугливающий агент, такой как глицерин, в количестве примерно 0,1-1% (мас./мас.), таком как 0,1-0,5% (мас./мас.). В одном варианте борат цинка вместе с алюминийгидратом может использоваться вместо части (например, 5-50% мас./мас.) глицерина или любого другого обугливающего агента. Также алюминийтригидрат может использоваться, например, в количестве в 2-3 раза больше глицерина или как их смесь, например, в соотношении глицерин:алюминийтригидрат в интервале от примерно 1:3 до 3:1, таком как примерно 1:1. Гидраты будут высвобождать воду при нагревании даже при средних температурах, так что они могут улучшать эффект обугливания.

В другом варианте композиция дополнительно содержит рН-регулирующий агент, такой как хлористоводородная кислота или цитрат, такой как тринатрийцитрат. рН-регулирующий агент вводится, главным образом, для нейтрализации рН основного раствора. Может использоваться любая подходящая неорганическая кислота или органическая кислота. Также тринатрийцитрат может использоваться вместо части (например, 5-50% мас./мас.) фосфата аммония, такого как диаммонийфосфат.

Комплексообразующий (или хелатирующий) агент может быть выбран из ЭДТК, ЭГТА, нитрилотриуксуной кислоты, диэтиленпентауксусной кислоты, додекантетрауксусной кислоты и их солей. В одном отдельном примере комплексообразующим агентом является этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТК). Комплексообразующий (или хелатирующий) агент может присутствовать в количестве примерно 0,3-2% (мас./об.), таком как примерно 0,5-1,5% (мас./об.).

В одном примере водная огнестойкая композиция получается путем а) смешения водного раствора аммония и фосфорной кислоты, b) через примерно 30 мин введением диаммонийфосфата и с) через примерно 15 мин введением мочевины и комплексообразующего агента.

В одном примере на стадии а) также вводится сульфат аммония.

В одном примере на стадии b) рН регулируется до примерно 7 рН-регулирующим агентом.

В другом примере на стадии с) вводится обугливающий агент, такой как глицерин.

Комплексообразующим агентом может быть комплексообразующий агент, как определено выше. Композиция может содержать другие агенты, такие как хлорид калия, моноаммонийфосфат или тринатрийцитрат. В одном варианте композиция содержит хлорид калия в качестве антипирена. Хлорид калия является недорогостоящим, так что предпочтительно использовать его в качестве дополнительного агента.

В одном варианте композиция содержит также поверхностно-активное вещество, такое как WP-3 (Faintend Ltd., Финляндия). Поверхностно-активное вещество способствует поступлению композиции в древесину при снижении поверхностного натяжения между жидкостью (композиция) и твердым телом (древесина). Может использоваться любое поверхностно-активное вещество, такое как ионогенное или неионогенное. Поверхностно-активное вещество может вводиться на любой стадии, такой как стадия с).

В одном примере композиция содержит приблизительно следующие количества соединений в водном растворе (вода может быть добавлена до 100%):

5-10% (мас./об.) фосфорной кислоты,

5-10% (мас./об.) сульфата аммония,

15-20% (об./об.) аммиака,

13-20% (мас./об.) диаммонийфосфата,

3-5% (мас./об.) мочевины и

0,5-1,5% (мас./об.) комплексообразующего агента.

В другом примере композиция содержит дополнительный глицерин в количестве примерно 0,2% (мас./мас.).

В одном варианте примерно половина фосфорной кислоты заменяется сульфатом аммония, т.е. соотношение фосфорной кислоты и сульфата аммония составляет примерно 50:50.

В другом варианте композиция содержит приблизительно следующие количества соединений в водном растворе:

2,5-7,5% (мас./об.) фосфорной кислоты,

2,5-7,5% (мас./об.) сульфата аммония,

15-20% (об./об.) аммиака,

13-20% (мас./об.) диаммонийфосфата,

3-5% (мас./об.) мочевины и

0,5-1,5% (мас./об.) комплексообразующего агента.

Композиция находится в водном растворе. В одном варианте дистиллированная вода используется в качестве разбавителя при составлении композиции. В одном варианте аммиачная вода используется в качестве разбавителя при составлении композиции. Описанные композиции могут использоваться как таковые, или они могут быть дополнительно разбавлены, например, с примерно 50% разбавлением водой. Еще используется даже примерно 25% разбавление.

Настоящее изобретение предусматривает способы пропитки древесины. В одном варианте настоящее изобретение предусматривает способ защиты древесины от огня, в котором древесина пропитывается композицией по изобретению с получением защиты от огня. Композиция может также действовать как композиция консерванта против разложения или агента против гниения. В другом варианте настоящее изобретение предусматривает способ защиты или консервирования древесины против разложения или гниения, в котором древесина пропитывается композицией по изобретению с получением защиты против разложения или гниения.

Древесина может быть пропитана любым подходящим известным способом, таким как (давление) пропитка, погружение или нанесение кистью (нанесение покрытия). Композиция легко проникает в древесину, особенно когда используется давление. В целях защиты адекватное количество композиции, абсорбируемое в сосновой древесине, находится в интервале 400-500 кг/м³. Для ели достаточным может быть количество 120-200 кг/м³. Обычно интервал 100-950 кг/м³ является адекватным для большинства древесных материалов.

В некоторых вариантах древесина пропитывается в любых из следующих условий, в которых способ содержит по меньше мере перечисленные стадии. Значения являются приблизительными. «Жидкость» относится к композиции по настоящему изобретению в виде водного раствора. Способ, предпочтительно, осуществляется в емкости для пропитки или подобном. «Впуск» обычно относится к всасыванию жидкости в емкость для пропитки.

В одном варианте способ, называемый вакуумным способом, содержит:

- создание начального вакуума примерно 25-50 мбар (2,5-5 кПа) (30 мин),

- впуск жидкости (при температуре примерно 20°C) на пропитку (30 мин),

- повышение давления до давления окружающей среды (5 мин),

- поддержание давления окружающей среды (5 мин),

- удаление жидкости (15 мин) и

- обеспечение конечного вакуума примерно 500 мбар (50 кПа) (20 мин).

В данном способе березовый материал может впитывать до 300 кг/м³ огнестойкой композиции.

В одном варианте способ, называемый вакуумным и сверхдавления способом, содержит:

- создание начального вакуума примерно 25-50 мбар (2,5-5 кПа) (30 мин),

- впуск жидкости (при температуре примерно 20°C) на пропитку (30 мин),

- повышение давления от примерно 25 мбар (2,5 кПа) до примерно 10 бар (1000 кПа) (60 мин),

- поддержание давления при примерно 10 бар (1000 кПа) (60 мин),

- удаление жидкости (15 мин) и

- обеспечение конечного вакуума примерно 500 мбар (50 кПа) (20 мин).

В данном способе еловый материал может впитывать до 200 кг/м³ огнестойкой композиции.

В одном варианте способ, называемый способом сверхдавления, содержит:

- создание начального вакуума при давлении окружающей среды,

- впуск жидкости (при температуре примерно 20°C) на пропитку (30 мин),

- повышение давления до давления примерно 12,5 бар (1250 кПа) (30 мин),

- поддержание давления при примерно 12,5 бар (1250 кПа) (60 мин),

- удаление жидкости и снижение давления (15 мин).

В данном способе сосновый материал может впитывать до 800 кг/м³ огнестойкой композиции.

Пропитка может проводиться при температуре окружающей среды, такой как примерно 20°C, однако абсорбция жидкости может быть улучшена предварительным нагреванием древесного материала, например, при примерно 30°C. Также теплая огнестойкая композиция, такая как при примерно 30°C, будет лучше абсорбироваться в древесине.

Древесина также может быть окрашена указанной пропиткой, когда подходящий краситель вводится в композицию изобретения.

Настоящее изобретение также предусматривает древесину, полученную любым из указанных способов или условий.

Примеры

Пример 1

Нижеследующее представляет собой пример получения 1000 л композиции в изобретении.

461,3 л воды, 167,4 л водного аммония (24,5% основной раствор) и 86,5 л фосфорной кислоты (85% раствор) смешивают вместе. Через 30 мин добавляют 163 кг диаммонийфосфата. Через 15 мин рН регулируют с помощью 17,9 л хлористоводородной кислоты до рН 7. Через 15 мин 75,2 кг 46% (общего азота) мочевины вводят вместе с 21,1 кг глицерина и 8,6 кг ЭДТК.

Пример 2

Испытание на огнестойкость

Задачей испытания является определить влияние пропитки огнестойкой композицией, проводимой при различном влагосодержании, на огнестойкость: время пропитки, распространение и плотность критического теплового потока ((КТП)(CHF)). Испытания проводят при использовании SFS-EN ISO 9239-1. Испытание с излучающей панелью. Для некоторых объектов также определяется теплотворная способность с испытанием в калориметрической бомбе согласно стандарту SFS-EN ISO 1716:2002.

Используемыми стандартами являются:

SFS-EN 13501-1. Классификация огнестойкости конструкционных продуктов и строительных элементов. Часть 1: Классификация, использующая данные по реакции на испытания огнем.

SFS-EN 9239-1. Реакция на испытания огнем для настилов пола. Часть 1: Определение поведения при горении с использованием источника излучаемого тепла (ISO 9239-1: 2002).

SFS-EN ISO 1716. Реакция на испытания огнем для строительных продуктов. Определение теплоты горения (ISO 1716:2002).

SFS-EN ISO 1182. Реакция на испытания огнем для продуктов. Испытания на невоспламеняемость.

Испытательное оборудование

Сушильная печь Memmert UFE 600

Весы Precisa BJ 6100 D

Устройство панели излучения тепла SFS-EN 9239-1

Прибор для определения теплотворной способности SFS-EN ISO 1716

Испытательное оборудование SFS-EN ISO 1182

Объектами для испытаний являются сосновые доски, пропитанные огнестойкой композицией примера 1 способом пропитки под давлением. Древесиной является, главным образом, заболонь. Различные партии содержат сосновый пиломатериал с различным влагосодержанием.

Все объекты для испытаний сушат машинной сушкой до соответствующего влагосодержания рабочих условий перед фактическим испытанием на огнестойкость.

Определение характеристики горения при использовании источника излучения тепла

ISO 9239-1:2010 определяет способ определения характеристики горения против ветра и распределения пламени горизонтально установленных настилов полов, подвергнутых воздействию градиента излучения теплового потока в испытательной камере при воспламенении растопочными факелами.

Определение большой теплоты горения

ISO 1716:2010 определяет способ определения большой теплоты горения продуктов при постоянном объеме в бомбовом калориметре.

Определение невоспламеняемости по ISO 1182

В испытании на невоспламеняемость определяются рост температуры печи (ΔT), потеря массы образца (Δm) и время длительного воспламенения образца (t_f). Испытываемый образец располагается внутри цилиндрической трубы печи при 750°C в течение 30 мин. В процессе испытания температуры печи и образца измеряются непрерывно. Потенциальное горение испытываемого образца регистрируется как рост температуры и/или видимые языки пламени. После испытания рассчитывается потеря массы испытываемого образца. Указанные параметры используются для решения, является ли продукт невоспламеняющимся или нет.

Результаты

Результаты испытания с источником излучения тепла

Композиция образована огнестойким пеноподобным покрытием на испытываемом образце (фигура 1). Теплоизлучатель вызывает выделение пузырьков и почернение пены на поверхности объектов в начале испытания. Когда образец подвергается воздействию растопочного факела, объект воспламеняется, но пламя не распространяется из-за пены. Точное время воспламенения является трудным для определения из-за интенсивного вспенивания на поверхности.

Большинство воспламенившихся объектов выходят сразу после удаления растопочного факела (при 720 с) и не продолжают гореть только с теплом теплоизлучателя. Однако поверхность объектов интенсивно вспенивается до конца испытания (1800 с). Через 600 с поверхность вспенивается в среднем на 300 мм, а через 1800 с - на 450 мм. После испытания почерневшая пена может быть легко удалена, особенно с плоского пиломатериала (фигура 2).

Все испытанные образцы требуют для горения энергии свыше 8,42 кВт/м². Объекты участка 1 имеют лучшую огнестойкость с плотностью теплового потока в среднем 10,7 кВт/м² и распространением огня 100 мм. Однако нет большого различия между различными участками (таблица 1). Огнестойкость объектов из древесной сердцевины и заболони заметно не различается. Объекты из заболони горели на стороне сердцевины дерева, а объекты из сердцевины - со стороны заболони. Характеристика древесной смолы для сосны способствует быстрому распространению пламени в некоторых объектах из заболони. Когда кусок примерно 3 мм состругивают с поверхности объектов перед испытанием огнем, огнестойкость объектов из сердцевины заметно ухудшается (таблица 1). Выравнивание поверхности не влияет на объекты из заболони. На фигурах 3 и 4 показаны примеры пропитанной и непропитанной древесины после испытаний огнем.

Таблица 1
Средние значения результатов испытаний с источником излучения тепла   КТП (кВт/м²) Максимальное распространение огня (мм) Время воспламенения (с) Участок 1 10,7 100 133 Участок 2 10,4 116 137 Участок 3 10.4 106 141 Эталон нет данных 688 127 Заболонь (пиленый) 10,4 117,5 137.4 Заболонь (строганный) 10,7 87,5 135,3 Сердцевина (пиленый) 10,5 106,7 136,7 Пиломатериал 3 мм из заболони 10,9 75, 140 Пиломатериал 3 мм из сердцевины 9,4 190 133

Пример 3

Испытания в коническом калориметре древесины с огнестойкой пропиткой (табл.2):

Образцы

Коды продуктов: К1, К2 и Т2 Тип продукта: плоская сосновая доска с огнестойкой пропиткой Толщина (измеренная): 48 мм Плотность (измеренная): 340-475 кг/м³ Эталон: R (плоская сосновая доска) Толщина (измеренная): 48 мм Плотность (измеренная): 385-425 кг/м³ Способ испытания: конический калориметр, ISO 5660-1:2002 Теплопоток: 50 кВт/м² Дни испытаний: 9 февраля 2010 г Число экспериментов: 10 (2-3 на продукт)

Перед испытаниями образцы для испытаний кондиционируют при температуре 23±2°C и относительной влажности 50±5% до постоянной массы.

Согласно стандарту на испытание выполняют минимум 3 эксперимента на продукт, и конец критерия испытания выбирают в зависимости от характеристики горения образца для испытаний. Благодаря толщине образцов время затухания, очевидно, будет свыше 30 мин. По требованию потребителя проводят 2-3 испытания на продукт, и время испытания всех экспериментов является короче, чем требуется.

Время воспламенения, время затухания и первый максимум скорости выделения тепла (измеренный в первые 300 с испытания) образов для испытаний при излучении 50 кВт/м² показаны в таблицах 3-6.

Таблица 3
Время затухания и первый максимум тепловыделения для К1-образцов Качество К1.3 К1.7 К1.1 Время воспламенения (с) 37 41 42 Время затухания (с) * * * 1-ый максимум тепловыделения (кВт/м²) 90 134 92 ^*) Испытание заканчивается перед затуханием.

Таблица 4
Время воспламенения, время затухания и первый максимум тепловыделения для К2-образцов Качество К2.8 К2.61 К2.62 Время воспламенения (с) 220** 83 295 Время затухания (с) * * * 1-й максимум тепловыделения (кВт/м²) 39 65 8 ^*) Испытание заканчивается перед затуханием.
^**) Поступательное горение в течение 175 с и 190-220 с.

Таблица 5
Время воспламенения, время затухания и первый максимум тепловыделения для Т2-образцов Качество Т2.11 Т2.13 Время воспламенения (с) 31 21 Время затухания (с) * * 1-й максимум тепловыделения (кВт/м²) 119 108 ^*) Испытание заканчивается перед затуханием.

Таблица 6
Время воспламенения, время затухания и первый максимум тепловыделения для R-образцов Качество R1.3 R2.8 Время воспламенения (с) 18 24 Время затухания (с) * * 1-й максимум тепловыделения (кВт/м²) 153 167 ^*) Испытание заканчивается перед затуханием.

На основании результатов испытания образцов в коническом калориметре продукт К1 может не отвечать требованиям Еврокласса В согласно Европейской системе классификации для строительных продуктов. В начале SBI-испытания (EN 13823) FIGRA-значения (FIGRA - скорость нарастания огня) продукта могут превышать самый высокий уровень (120 Вт/с), допустимый для продуктов Еврокласса В. В течение периода времени 180-600 с HRR-уровень продукта является близким к уровню эталона, так что возможно, что THR-значение (THR - общее выделение тепла в первые 600 с), измеренное в SBI-испытании, может превышать самый высокий уровень (7,5 МДж), допустимый для продуктов Еврокласса В. В Евроклассе С критерий составляет ≤15 МДж.

Продукт К2 может отвечать требованиям Еврокласса В. Однако имеется много отклонений во времени воспламенения и скорости выделения тепла, так что возможно, что в испытаниях более крупного масштаба будут также отклонения в характеристике горения.

Время воспламенения продукта Т2 является довольно коротким, и скорость выделения тепла в начале испытаний является немного высокой, так что он, вероятно, отвечает требованиям Еврокласса С или D.

Большая часть непропитанных древесных продуктов попадает в Еврокласс D.

Официальная классификация требует испытания согласно стандартам EN 13823 и EN ISO 11925-2. Результаты относятся к поведению образцов для испытаний в особых условиях испытаний; они не предназначены быть единственным критерием оценки потенциальной огнеопасности продукта при использовании.

Пример 4

Обрабатываемость пропитанной древесины

Пропитываемость елового лесоматериала определяют в процессе двух испытаний на пропитку (таблица 7) с использованием композиции примера 1. Целью испытаний является достижение пропитываемости композиции по меньше мере 20-50 кг/м³.

Таблица 7
Технологические параметры способа пропитки Пропитка Начальный вакуум Всасывание жидкости в емкость Рост давления Поддержа-ние давления Удаление жидкости Конечный вакуум Пропитка 1, Время способа 1 ч 2 мин 3 мин
270 мбар
15°С 11 мин 2 мин Нормальное давление, 3 мин, 15°C 10 мин 20 мин
500 мбар Пропитка 2, Время способа 2 ч 41 мин 20 мин
100 мбар
16°С 8 мин 31 мин 10 бар
60 мин
16°С 8 мин 20 мин
500 мбар

Пропитки выполняются в соответствии с установленными значениями. Вредный запах не был обнаружен. В процессе испытаний отсутствуют проблемы существенного образования пятен.

Сразу после пропитки не наблюдается различие по сравнению с, например, мокрыми или пропитанными водой еловыми объектами. В процессе сушки цвет поверхности лесоматериала слегка осветляется и, особенно, при большем высыхании, частично кристаллизованная композиция обнаруживается на поверхности. За исключением кристаллизованных участков внешний вид пропитанных объектов существенно не отличается от непропитанных эталонных объектов (фигура 9).

Таблица 8
Результаты измерений абсорбции в двух пропитках. Количество защитной композиции, когда содержание воды было исключено из измерения (50%) Измерение Пропитка 1. Ель. 48×98 мм Пропитка 1. Ель. 48×148 мм Пропитка 2. Ель. 48×98 мм Пропитка 2. Ель. 48×148 мм Среднее, кг/м³ 6 10 58 49 Стандартное отклонение 1 2 25 10 Минимум, кг/м³ 5 7 25 36 Максимум, кг/м³ 8 13 96 61

В быстрой пропитке (пропитка 1) абсорбция является довольно низкой (таблица 8). В обычной пропитке (пропитка 2) абсорбция является намного сильней. Когда количество воды (50%) исключается, количество защитной композиции сразу после пропитки 2 составляет 50-60 кг/м³, как рассчитано теоретически.

Окрашиваемость лесоматериала с пропитки 2 испытывают с использованием масляной краски Tikkurila и водоразбавляемой краски Tikkurila Valtti Akvacolor. Краска хорошо распределяется по пропитанному и эталонному объектам. Различия в окрашиваемости не наблюдаются. Образование комков не наблюдается.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к огнестойкой композиции для пропитки древесины и способу пропитки древесины. Водная огнестойкая композиция содержит фосфорную кислоту, аммиак, фосфат диаммония, сульфат аммония, мочевину и комплексообразующий агент. Для защиты древесины против огня, разложения или гниения древесину пропитывают указанной композицией. Технический результат: предотвращение проникновения огня в древесину, предохранение древесины от растрескивания, гниения, образования синих пятен, создание менее токсичной композиции, что исключает использование защитного оборудования, отсутствие изменения цвета пропитанной древесины. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил., 9 табл., 4 пр., 1 прилож.

1. Водная огнестойкая композиция, содержащая фосфорную кислоту, аммиак, фосфат диаммония, сульфат аммония, мочевину и комплексообразующий агент.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит обугливающий агент.

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит вспучивающий агент, выбранный из гуанидина, гуанидингидрохлорида, глицина и других водорастворимых аминокислот и их производных.

4. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что обугливающий агент выбран из глицерина, бората цинка, алюминийгидрата, алюминийтригидрата, декстрина, инозита, амилазы, водорастворимых полисахаридов, пентаэритрита, дипентаэритрита и многоатомных спиртов.

5. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит тринатрийцитрат.

6. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит моноаммонийфосфат.

7. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит гуанидинсульфамат.

8. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит поверхностно-активное вещество.

9. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит шлак.

10. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит хлорид калия.

11. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит комплексобразующий агент, выбранный из этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТК), этиленгликоль-бис(β-аминоэтиловый эфир)-N,N,N′,N′-тетрауксусной кислоты (ЭГТА), нитрилотриуксусной кислоты, диэтиленпентауксусной кислоты, додекантетрауксусной кислоты и их солей.

12. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит:
5-10% (мас./об.) фосфорной кислоты,
5-10% (мас./об.) сульфата аммония,
15-20% (об./об.) аммиака,
13-20% (мас./об.) диаммонийфосфата,
3-5% (мас./об.) мочевины и
0,5-1,5% (мас./об.) комплексообразующего агента в водном растворе.

13. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит:
2,5-7,5% (мас./об.) фосфорной кислоты,
2,5-7,5% (мас./об.) сульфата аммония,
15-20% (об./об.) аммиака,
13-20% (мас./об.) диаммонийфосфата,
3-5%(мас./об.) мочевины и
0,5-1,5% (мас./об.) комплексообразующего агента
в водном растворе.

14. Способ защиты древесины против огня, отличающийся тем, что древесину пропитывают композицией по любому из пп. 1-13.

15. Способ защиты древесины против разложения или гниения, отличающийся тем, что древесину пропитывают композицией по любому из пп. 1-13.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что древесину пропитывают пропиткой под давлением, погружением или нанесением кистью.

17. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что способ содержит:
- создание начального вакуума примерно 25-50 мбар (2,5-5 кПа) (30 мин),
- впуск жидкости на пропитку (30 мин),
- повышение давления до давления окружающей среды (5 мин),
- поддержание давления окружающей среды (5 мин),
- удаление жидкости (15 мин) и
- обеспечение конечного вакуума примерно 500 мбар (50 кПа) (20 мин).

18. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что способ содержит:
- создание начального вакуума примерно 25-50 мбар (2,5-5 кПа) (30 мин),
- впуск жидкости на пропитку (30 мин),
- повышение давления от примерно 25 мбар (2,5 кПа) до примерно 10 бар (1000 кПа) (60 мин),
- поддержание давления примерно 10 бар (1000 кПа) (60 мин),
- удаление жидкости (15 мин) и
- обеспечение конечного вакуума примерно 500 мбар (50 кПа) (20 мин).

19. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что способ содержит:
- создание начального вакуума происходит при давлении окружающей среды,
- впуск жидкости на пропитку (30 мин),
- повышение давления до примерно 12,5 бар (1250 кПа) (30 мин),
- поддержание давления 12,5 бар (1250 кПа) (60 мин) и
- удаление жидкости и снижение давления (15 мин).

20. Древесина, полученная способом по любому из пп. 14, 16-19.

21. Древесина, полученная способом по любому из пп. 15, 16-19.