Способ пропитки древесины и огнебиозащитные составы для его осуществления

 

Изобретение относится к способу получения огнебиозащитных составов для древесины и огнебиозащитному составу, которые могут быть использованы в строительстве дачных домиков, в производстве мебели и других отраслях. Способ пропитки древесины заключается в последовательной пропитке деревянных конструкций при температуре 10-60^oС двумя водными растворами, представляющими собой огнебиозащитные составы для первичной и повторной (вторичной) пропитки. Раствор для первичной пропитки содержит неорганические соли, обладающие огне- и биозащитными свойствами: дигидрофосфат аммония, семиводный сульфат магния, буру, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и воду в следующих соотношениях, мас.%: дигидрофосфат аммония 11,0-12,0, семиводный сульфат магния 23,0-25,0, бура 5,0-6,0, поверхностно-активное вещество 1,0-1,5, вода 55,0-60,0. Раствор для повторной (вторичной) пропитки 18,0-21,0%-ный водный раствор хлорида кальция. 3 c.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу получения огнебиозащитных составов для древесины и огнебиозащитному составу, которые могут быть использованы в строительстве дачных домиков, в производстве мебели и других отраслях.

Известны огнебиозащитные составы, включающие кальцинированную соду, борную кислоту и фторид натрия в мас.%, соответственно: 1-15, 1-5,2, вода остальное, ОСТ 13-135-82. Средства защитные для древесины. растворы биоогнезащитных препаратов ФБС и БС-13. Технические требования. Мин. лесной и целлюлозно-бумажной промышленности СССР.

Недостатками данных составов является высокая токсичность, обусловленная использованием фторида натрия, и низкая влагостойкость.

Известен огнебиозащитный состав "МС", обеспечивающий II группу огнезащитной эффективности по ГОСТ 16363-98. Способы и средства огнезащиты древесины. Руководство. Мин. Внутр. Дел РФ. ВНИИПО. М., 1999 г.

Состав содержит следующие компоненты, мас.%: диаммонийфосфат 20, аммоний сернокислый 5, натрий фтористый 3, сульфанол 1-1,5, вода остальное. Состав (2) имеет те же недостатки, что и составы (1).

Более влагостойкими являются составы на основе огнебиозащитного препарата "ПБС", предоставляющего собой смесь пентахлорфенолята натрия, борной кислоты и кальцинированной соды в массовых частях, соответственно: 1-2: 1-5: 1-5. ГОСТ 23787.12-81. Средства защитные для древесины. Растворы биоогнезащитного препарата ПБС. Недостатком данного препарата является высокая токсичность, невозможность использования в условиях дождливой погоды.

Известен высокоэффективный влагостойкий огнебиозащитный состав для древесины, включающий компоненты, мас.%: мочевиноформальдегидная смола 15-20, 10 -% раствор глинозема сернокислого 15-30, пластичная глина 10-20, фосфогипс 10-20, вода 15-30. (Патент РФ 2063332 кл. В 27 К 3/52, 1996).

Состав необходимо использовать не позднее, чем через 36 часов после приготовления. Состав непригоден для пропитки древесины, а только для получения поверхностного трудногорючего слоя, т.к. он представляет собой суспензию водонерастворимых соединений. Вышесказанное ограничивает область применения и относится к недостатком состава.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения влагостойкого огнебиозащитного состава для древесины, заключающийся в приготовлении двух растворов: водного раствора ортофосфорной кислоты (8,5-10,2 мас. %) и карбамида (11,4-18,4 мас.%), раствора неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в алкидной смоле с последующим введением водного раствора в раствор ПАВ в алкидной смоле при интенсивном перемешивании. При этом образуется высокодисперсная эмульсия, которую наносят на дерево под давлением в автоклаве, либо краскопультом, либо кистью до привеса 15-120% от массы обрабатываемого материала. (Патент РФ 2133191 кл В 27 К 3/52, 1999).

Далее древесину выдерживают в течение двух недель на воздухе при температуре 15-30^oС, состав отверждается и становится влагостойким. К недостаткам данного способа относится высокая стоимость, длительность процесса.

Целью настоящего изобретения является простой экологически чистый способ получения огнебиозащитного состава для древесины и влагостойкий малотоксичный состав.

Поставленная цель достигается тем, что готовят два водных раствора: раствор для первичной пропитки, содержащий соли - антипирены и антисептики, и ПАВ из класса полиоксиэтилированных алкилфенолов типа ОП-7, ОП-10 или аналогичные, раствор для повторной (вторичной) пропитки - раствор хлористого кальция.

Раствор для повторной пропитки готовят растворением в воде твердого хлорида кальция по ГОСТ 450-77 марки "гидратированный" с массовой долей основного вещества 80% или разведением хлорида кальция марки "жидкий" с массовой долей основного вещества 35%.

Раствор для первичной пропитки готовят из аммофоса марки А по ГОСТ 18918-85 (дигидрофосфат аммония), семиводного сульфата магния по ТУ 113-12-11.080-87, буры по ГОСТ 8429-77, ПАВ по ГОСТ 8433-81 (ОП-7 или ОП-10).

Раствор для первичной пропитки готовят также из термической ортофосфорной кислоты по ГОСТ 10678-76, аммиака водного по ГОСТ 9-92, семиводного сульфата магния по ТУ 123-12-11.080-87.

Огнебиозащитный состав получают последовательной пропиткой деревянных конструкций кистью, краскопультом или методом погружения при 10-60^oС сначала раствором для первичной пропитки и через 0,5-1 час - раствором для повторной пропитки.

Раствор для первичной пропитки содержит огне - и биозащитные соли, ПАВ и воду в соотношениях, мас.%: Дигидрофосфат аммония (I) - 11,0-12,0 Семиводный сульфат магния (II) - 23,0-25,0 Бура (III) - 5,0-6,0 ОП-7(ОП-10) - 1,0-1,5 Вода - 60,0-55,0 Раствор для повторной пропитки содержит 18,0-21,0 мас.% хлорида кальция (IV) и 82,0-79,0% воды.

Огнезащитные свойства состава, образующегося при последовательной пропитке древесины, определяют на образцах древесины сосны размером 150х60х30 мм, подготовленных в соответствии с п.31 НПБ 251-98 "Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний".

Испытания проводят по ГОСТ 16363-98 "Древесина. Определение огнезащитных свойств покрытий и пропиточных составов методом керамической трубы". Для проведения испытания применяют прибор конструкции ВНИИПО, состоящий из керамического короба размерами 120х120х30 мм и толщиной 16 мм, установленного на металлическую подставку, которая имеет створки для регулирования подачи воздуха в зону горения образца; газовой горелки; реометра с ценой деления 0,1 дм³/мин и пределами измерения 0,5-1,5 дм³/мин; держателя, фиксирующего положение образца в центре керамического короба; зонта; термометров; автоматического потенциометра типа КСП-4.

Определяют потерю массы образца (ΔM) и максимальное приращение температуры (ΔT_max). По величине ΔМ огнезащищенную древесину классифицируют согласно ГОСТ 16363-98 на группы горючести: трудногорючая (ΔМ<9%),трудновоспламеняемая (9%<ΔМ<30%) и горючая (ΔМ>30%). По величине ΔM и ΔT_max огнезащищенную древесину классифицируют по ГОСТ 12.1.044-89 на группы горючести: трудногорючая (ΔМ<60%; ΔT_max<60°C) и горючая (ΔМ>60%; ΔT_max>60°C).

В керамический короб с непрерывно работающей горелкой вводят испытуемый образец после установления в точке ввода (верхняя часть камеры) температуры (200±5)^oС. Во время эксперимента на диаграммной ленте потенциометра фиксируют максимальную температуру газообразных продуктов горения.

Через (300±2) с подачу газа в горелку прекращают и оставляют образец для остывания в течение 20 мин с момента прекращения горения. Остывший образец извлекают, выдерживают 1 час при комнатной температуре и влажности воздуха не более 70% и определяют ΔM.

Результаты испытания и условия получения огнебиозащитных составов приведены в таблице (примеры 5-12).

Влагостойкость образующего состава оценивают согласно НПБ 251-98 следующим образом: обработанные составом образцы древесины сосны размером 150х60х30 мм после кондиционирования взвешивают, затем выдерживают 72 часа в сосуде с водой, извлекают, кондиционируют при комнатной температуре до постоянной массы снова взвешивают, определяют потерю массы (ΔM¹=(привес до вымачивания - привес после вымачивания)*100/привес до вымачивания, % отн). После этого проводят определение огнезащитных свойств, как описано выше ΔM,ΔT_max). Результаты в таблице (примеры 13-16).

Биологическую защищенность обработанной древесины оценивают по ГОСТ 16712-71 "Средства защитные для древесины. Метод испытания токсичности".

В качестве дереворазрушающего гриба используют Caniphora puteana. Определяют потери массы для шести обработанных составом образцов древесины сосны размером 30х30х5 мм и для трех непропитанных контрольных образцов. Потеря массы обработанных образцов с привесом сухих солей, кг/м³: 22,0; 31,2; 40,4; 40,6; 55,0; 64,1 составляет: 12,7; 12,1; 11,9; 11,7; 5,8; 2,8%, соответственно. Потеря массы для непропитанных образцов - 58,5% (среднее значение), что соответствует увеличению срока службы из пропитанной древесины в 4,6-21 раз.

Получение растворов для первичной и повторной пропитки приведено в примерах 1-4.

Пример 1 В кубовый реактор с якорной мешалкой загружают 0,575 м³ воды и через люк реактора - 115 кг аммофоса, перемешивают 1,5 часа, затем загружают 250 кг семиводного сульфата магния, 50 кг буры и 10 кг ОП-7, перемешивают 1час. Получают 1000 кг раствора для первичной пропитки.

Пример 2 В кубовый реактор с якорной мешалкой загружают 0,264 м³ воды, 0,046 м³ ортофосфорной кислоты с массовой долей 70%, 0,04 м³ водного аммиака с массовой долей 25%, через люк реактора -250 кг семиводного сульфата магния, 50 кг буры и 10 кг ОП-10, перемешивают 2 часа. Введение водного аммиака в реактор ведут с такой скоростью, чтобы температура была не выше 50^oС. Получают 1000 кг раствора для первичной пропитки.

Пример 3 В кубовый реактор с якорной мешалкой загружают 0,8 м³ воды и 250 кг хлорида кальция марки "гидратированный". Перемешивают 1 час. Получают 1050 кг раствора для повторной пропитки.

Пример 4
В кубовый реактор с якорной мешалкой загружают 0,477 м³ хлорида кальция марки "жидкий" и 0,523 м³ воды. Перемешивают 1 час. Получают 1085 кг раствора для повторной пропитки.

Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ прост в исполнении, экологически чист и позволяет получить влагостойкие малотоксичные составы с высокими огнебиозащитными характеристиками.

Такие составы могут широко использоваться в строительстве дачных домиков, в деревообрабатывающей промышленности.

Формула изобретения

1. Способ получения влагостойкого огнебиозащитного состава для древесины путем пропитки деревянных конструкций при температуре 10-60^oС последовательно двумя водными растворами: сначала раствором, содержащим дигидрофосфат аммония, семиводный сульфат магния, буру, полиоксиалкилированные алкилфенолы в качестве поверхностного активного вещества и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Дигидрофосфат аммония - 11,0-12,0
Семиводный сульфат магния - 23,0-25,0
Бура - 5,0-6,0
Поверхностно-активное вещество - 1,0-1,5
Вода - 55,0-60,0
затем раствором, содержащим 18,0-21,0 мас. % хлорида кальция и 79,0-82,0 мас. % воды.

2. Огнебиозащитный состав для первичной пропитки древесины, содержащий дигидрофосфат аммония, семиводный сульфат магния, буру, полиоксиалкилированные алкилфенолы в качестве поверхностно-активного вещества и воду при следующем соотношении, мас. %:
Дигидрофосфат аммония - 11,0-12,0
Семиводный сульфат магния - 23,0-25,0
Бура - 5,0-6,0
Поверхностно-активное вещество - 1,0-1,5
Вода - 55,0-60,0
3. Огнебиозащитный состав для повторной пропитки древесины, представляющий собой водный раствор хлорида кальция при следующем соотношении, мас. %:
Хлорид кальция - 18,0-21,0
Вода - 79,0-82,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.03.2005        БИ: 08/2005