CC BY
32
Огнезащита
УДК 614.841:620.197.6
НОВЫЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ОГНЕЗАЩИТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ ДСА-1 И ДСА-2
В. П. Бут, В. М. Жартовский, Ю. В. Цапко, О. Г. Барило
УкрНИИ ПБ МЧС Украины
Описаны новые высокоэффективные огнезащитные композиции для древесины ДСА-1 и ДСА-2 и способы их нанесения. В результате применения новой технологии огнезащитный состав диффундирует вглубь древесины, образуя на поверхности бактерицидную полимерную пленку, препятствующую выходу антипирена на поверхность. Полимерная пленка значительно повышает эффективность огнебиозащиты, переводя древесину, обработанную данным составом, в I группу горючести. Разработан экспресс-метод определения эффективности огнебиозащиты древесины. Приведены результаты испытаний. Показано, что обработанные образцы сохраняют огнебиозащитные свойства в течение более 3 лет.
Внедрение в строительство трудногорючих и
трудновоспламеняющихся материалов является одним из основных направлений профилактики возникновения пожаров. С целью совершенствования профилактических мероприятий принят нормативный документ ДБН В.1.1-7-2002 [1], в котором указано, что в домах деревянные элементы чердачных покрытий должны обрабатываться средствами огнезащиты, обеспечивающими I группу огнезащитной эффективности согласно ГОСТ [2]. Снижение горючести древесины достигается благодаря использованию огнезащитных покрытий, которые наносятся на поверхность конструкций и материалов, из нее изготовленных, и пропитке ан-типиренами. На сегодняшний день появились эффективные покрытия и пропиточные композиции (смеси), в частности композиция с антипиреном (фосфаты и сульфаты аммония) и антисептиком полимерного происхождения ДСА-1. Схематическое изображение такой композиции показано на рисунке.
Технология нанесения огнезащитной композиции на древесину заключается в проведении следующих этапов: первая пропитка антипиреном (на протяжении 8 ч диффузионное заполнение капилляров древесины раствором антипирена), вторая пропитка аналогична первой, и только после этого проводится третья операция, в частности, нанесение водного раствора полимерного антисептика, например полигексаметиленгуанидинфосфата ("Гембар"). В результате появляется схема усиливающего действия.
Антипирены, входящие в состав огнезащитных средств для древесины типа МС, ББ-11, БС-13, по истечении короткого промежутка времени мигрируют из огнезащищенной древесины вместе с влагой на поверхность и высыпаются из нее под влиянием атмосферы, что является главной причиной ослабления огнезащитных свойств. В случае применения ДСА-1 после испарения влаги в пропитанном слое древесины образуется полимерная пленка, которая препятствует выходу антипирена из древесины на поверхность. При этом происходит изменение механизма его вымывания. Движение водного раствора антипирена в капиллярах древесины меняется на диффузионное проникновение воды через полимерную пленку, которая приводит к уменьшению скорости вымывания.
Кроме того, в отличие от обычных пропиточных средств типа МС, ББ-11, БС-13, полимерная пленка предотвращает свободный доступ кислорода воздуха во время повышения температуры, меняя ме-
Схематическое изображение огнебиозащиты древесины пропиточной композицией ДСА-1:
1 — бактерицидная полимерная пленка;
2 — слой древесины (2-3 мм), пропитанный антипиреном;
3 — незащищенная древесина
ханизм пиролиза целлюлозы на термодеструкцию и замедляя процесс горения. Полимерная бактерицидная пленка является синергистом по отношению к антипиренам, поэтому композиция антипи-рена с антисептиком увеличивает эффективность огнезащитной композиции ДСА-1 и переводит древесину, обработанную этой композицией, в I группу горючести согласно ГОСТ [3].
Примером подтверждения на практике эффективности применения огнезащитной древесины является пожар, происшедший в г. Донецке (Украина). В результате нарушения правил пожарной безопасности при выполнении строительно-монтажных работ имело место загорание почти всей кровли отеля "Донбасс". Произошло истечение огненной массы битумной смеси и рубероида на деревянные конструкции. Несмотря на благоприятные условия, пожар не развился, так как деревянные конструкции кровли, на которые стекала битумная смесь, были обработаны огнезащитной композицией ДСА-1 и выдержали термическую нагрузку. Во время строительства предлагалось отступить от регламента нанесения огнезащитной пропиточной композиции, т.е. сократить срок пропитки до 7 - 8 ч, но ввиду отказа производителя и по рекомендациям ООО "Вогнебюзахист" продолжительность обработки деревянных элементов кровли составила 32 ч. Информация о положительном эффекте применения огнебиозащитной обработки древесины составом ДСА-1 была передана генеральным директором ООО "Гостиница Донбасс Палас" в Государственный департамент пожарной безопасности и Государственный центр сертификации продукции противопожарного назначения.
Однако вопросы продолжительности сохранения эффективности огнебиозащиты древесины являются проблемными. В УкрНИИПБ МЧС Украины в настоящее время разрабатываются экспресс-методики определения этого показателя, а также проводятся натурные испытания по определению срока сохранения эффективности огнебиозащиты во времени. Суть экспресс-метода испытаний заключается в моделировании процессов диффузии огнезащитных пропиточных средств искусственным путем и определении изменения оценочных показателей до и после "ускоренной диффузии ан-типирена из древесины". Статистические характеристики климатических факторов, необходимые для создания режимов испытаний, имитирующих условия эксплуатации в неотапливаемом помещении, устанавливают в соответствии с ГОСТ [4], согласно которому в средней полосе Восточной Европы количество переходов температуры через 0°С на протяжении 1 года составляет 7 раз, т.е. 4 раза температура имеет положительные значения и 4 раза — отрицательные.
Испытания проводились на фоне образования циклических условий для ускоренной (искусственной) диффузии пропиточных средств путем их выдерживания при переменных значениях температуры и влажности (4 цикла приравнивались к одному условному году применения пропиточного средства при реальной эксплуатации).
Для проведения испытаний образцы в соответствии с ГОСТ [5] перед пропиткой огнезащитным средством высушивали в сушильном шкафу при температуре 50 + 3°С до постоянной массы (потеря массы не должна была составлять более 0,2 г на протяжении 24 ч). Подготовленные образцы древесины обрабатывали антипиренами огнезащитного средства МС методом глубокой диффузионной пропитки, которая нужна для поглощения необходимого количества солей, а также поверхность древесины обрабатывали полимерным антисептиком полигексаметиленгуанидинфосфатом. Из этих образцов произвольно отбирали необходимое количество контрольных, которые кондиционировали, а остальные образцы испытывали на определение срока эксплуатации.
Ускоренная диффузия антипирена из древесины включала следующие этапы:
• первый: образцы древесины, пропитанные огнезащитными средствами и обработанные антисептиком, помещали в камеру влаги и выдерживали при температуре 40 + 2°С и относительной влажности воздуха 97 + 3% на протяжении 6 ч, затем выключали нагрев и выдерживали еще на протяжении 2 ч;
• второй: из камеры влаги образцы переносили в камеру холода и выдерживали при температуре -17 + 3°С на протяжении 3 ч;
• третий: из камеры холода образцы переносили в термокамеру и выдерживали при температуре 60 + 2°С на протяжении 6 ч;
• четвертый: образцы вынимали из термокамеры и выдерживали на воздухе при температуре 15 - 30°С и относительной влажности воздуха не более 80% на протяжении 15 ч.
После окончания четырех циклов "ускоренной диффузии антипирена из древесины" (или одного условного года хранения огнезащищенной древесины) определяли огнезащитную эффективность образцов пропитанной древесины посредством сравнительных испытаний экспериментальных и контрольных образцов.
Эффективность огнезащиты пропиточных составов древесины после испытаний по экспресс-методике оценивали согласно ГОСТ [2].
После испытаний проводили оценку величины потери огнезащитных свойств. Если потеря массы образца составляла не более 9%, для средств защиты древесины устанавливали I группу огнезащитной эффективности; более 9%, но не превышала
пожаровзрывобезопасность 4'2004
ТАБЛИЦА 1. Эффективность огнезащиты древесины, пропитанной огнезащитной композицией ДСА-1 и смесью МС, в зависимости от количества циклов на "ускоренную диффузию"
ТАБЛИЦА 2. Результаты исследования влияния препарата "Гембар" на устойчивость древесины к биоразрушению
Количе-Огне- ство защитное циклов средство испытаний
Масса образца, г
до после испыта- испытаний т1 ний т2
Потеря Группа
массы огне-
образца защитной
после эффектив-
испыта- ности
ний, % средства
ДСА-1
МС
Контрольный 148,5 138,5 6,7
Контрольный 139,9 129 7,1
4 146,0 134,0 8,2
4 144,3 131,9 8,3
8 142,0 129,5 8,8
8 143,3 130,8 8,7
12 137,4 125,4 8,8
12 156,6 143,1 8,9
16 155,2 141,5 8,8
16 157,3 143,6 8,9
20 152,9 139,2 8,9
20 141,0 128,4 8,9
Контрольный 145,0 134,7 7,2
Контрольный 143,1 132,5 7,4
4 137,6 125,0 9,2
4 140,7 128,0 9,1
8 130,2 112,7 13,4
8 140,7 126,1 10,4
25% — II группу. При потере массы образца более 25% считалось, что данное пропиточное средство не обеспечивает огнезащиту древесины.
Исследования по определению срока сохранения эффективности огнезащиты проводили для древесины, пропитанной смесью МС без антисептика и составом ДСА-1. Результаты испытаний приведены в табл. 1.
В процессе проведения испытаний по разработанной экспресс-методике было установлено, что на поверхности древесины, защищенной антипире-нами огнезащитной смеси МС, образуются кристаллы солей, чего не наблюдалось для древесины, обработанной огнезащитной композицией ДСА-1.
Исследования по определению огнезащитной эффективности после циклических испытаний по разработанной экспресс-методике (см. табл. 1) показали, что древесина, обработанная огнезащитной смесью МС, через четыре цикла "ускоренной диффузии антипирена из древесины" теряет свои огнезащитные свойства и переходит из I группы эффективности во II группу согласно ГОСТ [2].
Объект исследования
№ Количество Средняя потеря
Необработанные (незащищенные) образцы древесины (сосны) — контрольные в данной серии испытаний
Образцы древесины (сосны), обработанные препаратом "Гембар"
опыта образцов массы, %
1 5 37,9
2 5 37,7
3 5 38,0
4 5 37,6
5 5 37,7
6 15 1,84
7 15 1,87
8 15 1,89
9 15 1,85
10 15 1,79
Образцы древесины, обработанные огнезащитной композицией ДСА-1 (0,2 кг/м2 антисептика "Гембар"), выдерживали два года, а композицией ДСА-2 [6] (0,4 кг/м2 антисептика "Гембар") —три года, и только после этого были проведены испытания по определению эффективности огнезащиты. Результаты испытаний показали, что образцы древесины не утратили своих огнезащитных свойств и относилиськ!группе огнезащитной эффективности.
Авторами совместно с лабораторией защиты древесины от огня и биоразрушения Украинского научно-исследовательского института механической обработки древесины были проведены исследования биологической устойчивости древесины, обработанной биозащитным препаратом "Гембар", который является одним из компонентов огнезащитной композиции ДСА-1. Образцы древесины (сосны) размером 3 х 3 х 1,5 см пропитывали препаратом "Гембар" в течение 3 мин. Контрольные и обработанные препаратом "Гембар" образцы в условиях испытаний согласно [7, 8] выдерживали на протяжении двух календарных месяцев. Результаты исследований приведены в табл. 2.
Анализ результатов испытаний показывает, что максимальная потеря массы в случае биоразрушения контрольных образцов древесины составляла 38%, а образцов древесины, обработанных препаратом "Гембар", — менее 1,9%, что значительно меньше, нежели регламентировано нормами [4, 5].
Все образцы древесины, которые были защищены препаратом "Гембар", после проведения биоисследований не имели видимых признаков поражения плесневыми и дереворазрушающими грибами.
Таким образом, ДСА-1 и ДСА-2 являются эффективными огнезащитными композициями, что подтверждается натурными испытаниями и применением на практике.
ЛИТЕРАТУРА
1. ДБН В.1.1-7-2002. Пожарная безопасность объектов строительства. — Киев: Госстрой Украины, 2003.
2. ГОСТ 16363-98. Межгосударственный стандарт. Средства огнезащитные для древесины. Методы определения огнезащитных свойств. — Киев: Изд-во стандартов, 2000.
3. ГОСТ 30219-95. Межгосударственный стандарт. Древесина огнезащищенная. Общие технические требования. Методы испытаний. Транспортирование и хранение. — Киев: Госстан-дартУкраины, 1997.
4. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. — Киев: Госстандарт Украины, 1989.
5. ГОСТ 2140-81. Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения. — Киев: ГосстандартУкраины, 1990.
6. Змша № 1 до ТУ У 13672801.002-1999. СумЫ просочувальн для поверхневоТ вогнебюзахис-ноТ обробки деревини.
7. ГОСТ 16712-95. Межгосударственный стандарт. Средства защитные для древесины. Методы испытаниятоксичности. — Киев: ГосстандартУкраины, 1997.
8. ГОСТ 26603-85. Межгосударственный стандарт. Полотна нетканые (подоснова) антисепти-рованные из волокон всех видов для теплозвукоизоляционного линолеума. Метод определения биостойкости. — Киев: ГосстандартУкраины, 1995.
Поступила в редакцию 03.06.04.
