Огнезащитный пропиточный состав для древесины и способ его получения

Огнезащитный пропиточный состав для древесины и способ его получения

Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов для обработки древесины, конкретно к составам для защиты от возгорания древесины, а также может использоваться в деревообрабатывающей промышленности.

Известен способ огнезащиты древесных конструкций и материалов для получения огнезащитных древесных изделий (патент РФ №2079403, 6 В27К 3/52, публ. 1997.05.20).

Способ огнезащиты древесных конструкций и материалов, включает нанесение на их поверхность водного раствора смеси фосфор- и азотсодержащего антипирена с аминоформальдегидной смолой, в качестве антипирена используют продукт взаимодействия 0,8-1,2 мас.ч. ортофосфорной кислоты с 0,9-1,5 мас.ч. мочевины в расплаве, а в качестве аминоформальдегидной смолы карбамидоформальдегидную, при этом сначала наносят пропитывающий раствор, содержащий 40-65 мас.ч. антипирена, 0,1-0,3 мас.ч. полиакриламида и 0,2-0,8 мас.ч. бихромата калия, а после высыхания поверхности раствор смеси 40-50 мас.ч. карбамидоформальдегидной смолы и 2,0-4,0 мас.ч. антипирена.

К недостаткам известного способа следует отнести приготовление кроющей смеси не в заводских условиях, а непосредственно перед нанесением на рабочую поверхность древесины. В результате отсутствия технического контроля при приготовлении кроющей смеси неизбежно снижается качество огнезащиты.

Недостатком состава, приготовленного по данному способу является низкая атмосфероустойчивость кроющего слоя, который под действием ультрафиолета становится «белесым» и теряет свои декоративные свойства.

Известна композиция для огнезащиты древесины и способ ее приготовления, которая позволяет получать устойчивые во времени древесные материалы (патент РФ №2133191, 6 В27К 3/52, C09D 5/14, публ. 1999.07.20). Выбранная в качестве прототипа композиция для защиты древесины включает фосфорную кислоту, карбамид и воду, дополнительно содержит поверхностно-активное вещество неионогенного типа и алкидные смолы, в массовом соотношении 1:(60-150) при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 9,1-10,2, карбамид 11,4-18,4, вода 56,3-68,4, неионогенное поверхностно-активное вещество и алкидные смолы - при соотношении 1:(60-150) - остальное. Недостатком известной композиции является низкая огнезащитная эффективность и недостаточная устойчивость к вымыванию.

Способ приготовления композиции для защиты древесины включает приготовление водного раствора ортофосфорной кислоты с карбамидом, при этом предварительно алкидные смолы смешивают с поверхностно-активным веществом неионогенного типа при их соотношении 1:(60-150) с последующим введением в эту смесь водного раствора фосфорной кислоты с карбамидом. Недостатком известного способа является то, что приготовленная по нему композиция со временем расслаивается, что приводит к невоспроизводимости результатов обработки древесины.

Задачей заявляемого изобретения является повышение устойчивости предлагаемого огнезащитного пропиточного состава к вымыванию и обеспечение высокоэффективной огнезащиты.

Поставленная задача решается тем, что огнезащитный состав содержит водный раствор ортофосфорной кислоты и карбамида, но в отличие от прототипа в состав дополнительно добавляют пленкообразующий спиртовой раствор тетраэтоксисилана с ультрадисперсным порошком (УДП), выбранным из порошка алюминия или фторопласта при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	20-30
Карбамид	15-25
Тетраэтоксисилан	1,2-2,5
Спирт одноатомный	12,5-13,0
УДП	0,06-0,08
Вода	остальное

Поставленная задача решается тем, что способ огнезащитного пропиточного состава включает приготовление водного раствора ортофосфорной кислоты с карбамидом, но в отличие от прототипа предварительно подготовленный пленкообразующий спиртовой раствор тетраэтоксисилана с ультрадисперсным порошком (УДП), выбранным из порошка алюминия или фторопласта вводят в водный раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом и готовую смесь наносят на поверхность древесины при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	20-30
Карбамид	15-25
Тетраэтоксисилан	1,2-2,5
Спирт одноатомный	12,5-13,0
УДП	0,06-0,08
Вода	остальное

Предпочтительно в качестве ультрадисперсного порошка (УДП) использовать порошок алюминия.

Целесообразно в качестве ультрадисперсного порошка (УДП) использовать порошок фторопласта.

Приготовленный состав используют для поверхностной пропитки древесины путем вымачивания в ваннах, нанесением кистью, валиком, краскопультом.

На подготовленные образцы сосны (ГОСТ - 16363, НПБ - 251) для огнезащитных испытаний наносят в 2-3 слоя заявленный пропиточный состав с расходом 320-380 г/м². Время сушки каждого слоя при комнатной температуре составляет 2 часа.

Финишное время сушки заявленного пропиточного состава после нанесения всех слоев составляет - 24 часа.

Испытание на вымываемость состава проводят в соответствии с Руководством «Способы и Средства огнезащиты древесины», ред. И.А. Болодьян, М., ВНИИПО, 1999 г. Образцы сосны, пропитанные данным составом, после сушки до постоянной массы погружают в сосуд с водой на 72 часа. В процессе испытания через каждые 24 часа проводят визуальное наблюдение и под микроскопом за состоянием поверхности образцов. Через 72 часа образцы высушивают до постоянной массы и подвергают испытаниям на огнезащитную эффективность по ГОСТ - 16363 (НПБ - 251).

Каждая точка усредняется по трем результатам испытаний. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. Для приготовления 1000 г огнезащитного состава сначала готовят раствор (А): путем добавления в водный раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом, для чего при комнатной температуре растворяют 225 г карбамида в 300 г воды и добавляют туда при перемешивании 300 г ортофосфорной кислоты (75%). Затем готовят пленкообразующий раствор (В) путем смешивания тетраэтоксисилана с этиловым спиртом и ультрадисперсным порошком (УДП) алюминия в соотношении компонентов, г:

Тетраэтоксисилан	12
Спирт этиловый	125
УДП алюминия	0,6

Затем раствор (В) вливают в раствор (А) и добавляют воду до 1000 г, перемешивают и получают огнезащитный пропиточный состав, готовый к применению при следующем соотношении компонентов, г:

Ортофосфорная кислота (75%)	300
Карбамид	225
Спирт этиловый	125
Тетраэтоксисилан	12
УДП алюминия	0,6
Вода	остальное

Пример 2. Для приготовления 1000 г огнезащитного состава сначала готовят раствор (А): путем добавления в водный раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом, для чего при комнатной температуре растворяют 225 г карбамида в 300 г воды и добавляют туда при перемешивании 300 г ортофосфорной кислоты (75%). Затем готовят пленкообразующий раствор (В) путем смешивания тетраэтоксисилана с изопропиловым спиртом и ультрадисперсным порошком (УДП) алюминия в соотношении компонентов, г:

Тетраэтоксисилан	12
Спирт изопропиловый	120
УДП алюминия	0,8

Затем раствор (В) вливают в раствор (А) и добавляют воду до 1000 г, перемешивают и получают огнезащитный пропиточный состав, готовый к применению при следующем соотношении компонентов, г:

Ортофосфорная кислота (75%)	300
Карбамид	225
Спирт изопропиловый	120
Тетраэтоксисилан	12
УДП алюминия	0,8
Вода	остальное

Пример 3. Для приготовления 1000 г огнезащитного состава сначала готовят раствор (А): путем добавления в водный раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом, для чего при комнатной температуре растворяют 225 г карбамида в 300 г воды и добавляют туда при перемешивании 300 г ортофосфорной кислоты (75%). Затем готовят пленкообразующий раствор (В) путем смешивания тетраэтоксисилана с этиловым спиртом (96%) и ультрадисперсным порошком (УДП) фторопласта в соотношении компонентов, г:

Тетраэтоксисилан	20
Спирт этиловый (96%)	125
УДП фторопласта	3

Затем раствор (В) вливают в раствор (А) и добавляют воду до 1000 г, перемешивают и получают огнезащитный пропиточный состав, готовый к применению при следующем соотношении компонентов, г:

Ортофосфорная кислота (75%)	300
Карбамид	225
Спирт этиловый (96%)	125
Тетраэтоксисилан	20
УДП фторопласта	3
Вода	остальное

Пример 4. Для приготовления 1000 г огнезащитного состава сначала готовят раствор (А): путем добавления в водный раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом, для чего при комнатной температуре растворяют 225 г карбамида в 300 г воды и добавляют туда при перемешивании 300 г ортофосфорной кислоты (75%). Пленкообразующий раствор (В) состоит из изопропилового спирта (98%) - 130 г.

Затем раствор (В) вливают в раствор (А) и добавляют воду до 1000 г, перемешивают и получают огнезащитный пропиточный состав, готовый к применению при следующем соотношении компонентов, г:

Ортофосфорная кислота (75%)	300
Карбамид	225
Спирт изопропиловый (98%)	130
Вода	остальное

В таблице 1 приведены данные по устойчивости огнезащитного состава для древесины к вымыванию и огнезащитной эффективности.

Оптимальными по испытываемым параметрам являются компонентные составы, приведенные в примерах 1-3. В примере 4 отсутствие в составе тетраэтоксисилана в качестве пленкообразующего вещества приводит к вымыванию антипирена из древесины, и как следствие, к снижению огнезащитной эффективности (потеря массы 11,5%).

Подобранный экспериментальным путем компонентный состав огнезащитной пропитки для древесины обеспечивает высокую устойчивость к вымыванию и I группу огнезащитной эффективности по ГОСТ - 16363 (потеря массы менее 9%).

Таблица 1.Устойчивость огнезащитного состава для древесины к вымыванию и огнезащитной эффективности
№ п/п	Компоненты, мас.%	Примеры
1	2	3	4
1	Кислота ортофосфорная (75%)	30	30	30	30
2	Карбамид	22,5	22,5	22,5	22,5
3	Спирт этиловый (96%)	12,5	0	12,5	0
4	Спирт изопропиловый (98%)	0	12,0	0	13,0
5	Тетраэтоксисилан	1,2	1,2	2,0	0
6	УДП алюминия	0,06	0,08	0	0
7	УДП фторопласта	0	0	0,3	0
8	Вода	33,74	34,22	32,7	34,5
9	Устойчивость к вымыванию	+	+	+	-
10	Потеря массы, %	4,7	5,2	5,6	11,5
11	Расход состава, кг/м2	0,365	0,380	0,367	0,320
«+» - высокая устойчивость«-» - низкая устойчивость

1. Огнезащитный состав для древесины на основе водного раствора ортофосфорной кислоты и карбамида, отличающийся тем, что в состав дополнительно добавляют пленкообразующий спиртовой раствор тетраэтоксисилана с ультрадисперсным порошком, (УДП) выбранным из порошка алюминия или фторопласта при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота	20-30
карбамид	15-25
тетраэтоксисилан	1,2-2,5
спирт одноатомный	12,5-13,0
УДП	0,06-0,08
вода	остальное

2. Способ получения огнезащитного состава для древесины, включающий приготовление водного раствора ортофосфорной кислоты с карбамидом, отличающийся тем, что предварительно приготовленный пленкообразующий спиртовой раствор тетраэтоксисилана смешивают с ультрадисперсным порошком (УДП), выбранным из порошка алюминия или фторопласта с последующим введением пленкообразующего раствора в раствор ортофосфорной кислоты с карбамидом при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

ортофосфорная кислота	20-30
карбамид	15-25
тетраэтоксисилан	1,2-2,5
спирт одноатомный	12,5-13,0
УДП	0,06-0,08
вода	остальное