Антисептический огнезащитный состав для древесины

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.

 

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.%:

Бишофит	30,6-34,9
Каустический магнезит	32,5-34,0
Каолин	16,2-21,0
Вода	Остальное

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.%:

Бишофит	8-12
Карбонат натрия	3-6
Бихромат натрия	5-8
Вода	Остальное

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:

Бишофит	400-490
Окислитель	3-7
Щелочь	2-9
Вода	Остальное

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 1
Наименование компонентов	Содержание компонентов, г/л
А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3
1. Бишофит кристаллический	400	400	400	445	445	490	490	490
2. Окислитель, например:
- бихромат калия;	4,2	-	4,6	5,4	-	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	-	-	9,0
4. Вода (кг/м5)	ОСТАЛЬНОЕ
Плотность состава	1150	1150	1150	1165	1165	1180	1180	1180

В таблице 2 приведены основные технические характеристики вышеприведенных составов.

Таблица 2.
Характеристика	Составы
	А-Б-В	Г-Д	Е-Ж-3
1.Интервал рабочих температур, °С
- нижний	30	35	40
- верхний	112	114	116
2.Плотность, кг/м3
- при 20°С	1150	1165	1180
- при 100°С	1020	1040	1050
3.Динамическая вязкость, мПа·с.
- при 20°С	2,1	2,5	2,8
- при100°С	0,90	0,96	1,02
4.Средняя коррозионная активность к углеродистой стали (ст.10, 20, 40), мм/год
- при 20°С	0,009	0,007	0,005
- при 100°С	0,094	0,076	0,062

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.
№ Образца	Масса образца, г	Потеря массы	Средняя потеря массы.	Группа огнезащит. эффективн.
До обработки	После обработки	После сжигания	г	%	г	%
1	130,62	138,26	121,28	8,44	6,46	8,54	6,53	I
2	130,48	138,12	121,83	8,65	6,63
3	130,92	138,48	122,43	8,50	6,49
4	130,62	138,22	121,88	8,52	6,52
5	130,69	138,36	122,10	8,75	6,67
6	130,61	138,10	121,69	8,92	6,82
7	130,78	138,66	122,26	8,52	6,51
8	130,93	138,82	122,65	8,28	6,32
9	130,68	138,32	122,24	8,44	6,46
10	130,72	138,46	122,31	8,41	6,43

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.

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:

Бишофит	400-490
Окислитель	3-7
Щелочь	2-9
Вода	Остальное

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что 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 щелочноземельных металлов.

3. Состав по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит по крайней мере одно из веществ следующего ряда: хроматы и/или бихроматы щелочных и/или щелочно-земельных металлов.