Раздел 16.3 Огнезащитная пропитка древесины
← План занятия

Огнезащитная пропитка растворами антипиренов или полимеров может обеспечить древесине негорючие свойства и при коротком, и при продолжительном влиянии источника зажигания. В отличие от экранирующих покрытий, оно повышает сопротивление действию огня не только на стадии возгорания, но и при развитии горения. Суть пропитки выражается в создании в капиллярной системе (и на клеточном уровне) древесины соляного слоя после ее высушивания. Этот слой мешает разложению целлюлозы и лигнина и оказывает сопротивление диффузии к поверхности горючих газов, которые образуются при пиролизе. Необходимое количество пропиточного раствора определяют по формуле:

a ·10000

К = ———— ,

c × r

где К – необходимое количество пропиточного раствора, % массы древесины; 
      a – необходимая плотность древесины после пропитки антипиреном, кг/м
3;
      с – концентрация антипирена в растворе, %;

      r
– плотность древесины, кг/м3.

Огнезащитная пропитка антипиренами осуществляется методами:

1) пропитка под давлением в автоклаве – чередование вакуума и давления (p = 1...1.16 МПа; t = 1 час; t = 60 оС) при пропитке в пропиточных цилиндрах. Этот метод позволяет достичь затрат 75 кг сухой соли на 1 м3 древесины. Такая пропитка наиболее эффективно, позволяет получить трудногорючие материалы (I группа огнезащиты), но она может применяться только для сравнительно небольших деталей;

2) пропитка в ваннах (вымачивание) – методом холодно-горячих ванн. Используется свойство образования разрежения воздуха в капиллярах древесины при переносе деревянного изделия из горячей ванны (до 90 оС) в холодную. При этом раствор всасывается в капилляры и задерживается там. Таким методом удается задержать в древесине до 50 кг сухой соли на 1 м3 древесины, то есть получить трудновоспламеняемый материал (II группа огнезащиты);

3) поверхностная пропитка – многократное нанесение горячего (до 60 оС) пропиточного раствора. Она применяется для обработки элементов уже установленных в здание и не подлежащих разъединению;

4) диффузная пропитка нанесение на влажную древесину пастообразной смеси антипирена с хорошо набухающим клейким веществом. За счет большой концентрации соли во влажной пасте возникает осмотическое давление, которое обусловливает проникновение антипирена в поры древесины. Таким методом можно обрабатывать сырые лесные материалы, но процесс длится до 140 суток.

5) пропитка органорастворимыми антипиренами использование растворов с малым поверхностным натяжением. В состав таких смесей входят антипирены (каменноугольное, антраценовое или сланцевое масла, отходы нефтяного сырья и др.), гидрофобизаторы (парафин или канифоль) и растворители (диоксан, ксилол, лигроин, дихлорбензол и др.). Растворы из этих компонентов, благодаря малому поверхностному натяжению, заполняют капиллярную систему древесины и даже просачиваются в стенки ее клеток. А когда растворитель испаряется, антипирены с гидрофобными добавками образуют барьер, который препятствует, с одной стороны, проникновению внутрь древесины влаги и кислорода, а с другой – диффузии наружу горючих газов (продуктов пиролиза) при нагревании.

Для снижения горючести древесных материалов используют водорастворимые или полимерные антипирены.

Пропитка водорастворимыми антипиренами (солями алюминия, фосфорной кислоты, соединениями бора, хрома, меди, цинка и др.) более доступна по подбору составных веществ. Она осуществляется методами 1, 2, 3, 4. Перечисленные соли подавляют процесс тления древесины. Например, фосфорная кислота начинает обезвоживаться только при 213 оС, превращаясь в пирофосфорную кислоту, которая медленно при 800 оС переходит в метафосфорную кислоту. Борная кислота начинает терять воду при 70 оС, а ее конечный продукт – борный ангидрид – кипит при 600 оС. Эти продукты не испаряются при температуре тления древесины и мешают процессу горения. С подобной точки зрения выбираются и другие антипирены.

Переход древесины в трудногорючее состояние, которому отвечает потеря при испытании менее 20 % массы пропитанного материала, достигается при поглощении, кг/м3: диаммонийфосфата – 66; сульфата аммония – 95; буры – 80.

Наибольшее распространение для глубокой пропитки нашли такие водные смеси, % мас.:

1. Соединение С: сульфат аммония – 15; динатрийфосфат – 2; фторид натрия – 2.

2. Соединение МС (ОАО "Антисептик", Киев): диаммонийфосфат – 7.5; сульфат аммония – 7.5; фторид натрия – 2.

3. Соединение ББ-11 (НТЦ "Конрест", Киев): бура – 10; борная кислота – 10.

4. Соединения ОСП-3 и FRB-34C предприятия "Йодобром", г.Саки, Крым.

По результатам испытаний в УкрНИИПБ МВД Украины получение трудногорючей древесины также обеспечивает огнезащитная пропитка такого состава, % мас.: диаммонийфосфат – 20, сульфат аммония – 10, контакт "Петрова" – 1, вода – 69. Прибавление веса сухих солей 40-45 кг/м3.

Пропитку полимерными антипиренами осуществляют методами 1, 2, 3, 5. Для этого применяют полимеры, склонные при нагревании к карбонизации, – карбамидные и фенолформальдегидные олигомеры, фурановые соединения, кремнийорганические жидкости. Твердение олигомеров осуществляется в результате химической реакции или термообработки при температуре 100-130 оС. В качестве примера распространенных полимерных пропиточных смесей можно привести такие, % мас.:

1. Соединение фенольное: фенолоспирты – 23; диаммонийфосфат – 8; вода – 69.

2. Соединение фурановое: фурфурол – 60; мономер ФА – 25; соляная кислота – 10; нитрат кадмия – 5.

 


© 2004 АГЗУ. Все права защищены