НОВЫЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ОГНЕЗАЩИТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ ДСА -1 И ДСА-2

В. П. Бут, В. М. Жартовский, Ю. В. Цапко, О. Г. Барило
УкрНИИПБ МНС 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 строительстве 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, которые обеспечивают I группу огнезащитной эффективности согласно ГОСТ 16363 [2]. Снижение горючести древесины решается благодаря использованию огнезащитных покрытий, которые наносятся на поверхность конструкций и материалов, которые из нее изготовляются, и ее пропиткой антипиренами. На сегодняшний день появились эффективные покрытия и пропиточные композиции (смеси), в частности композиция с антипиреном (фосфаты и сульфаты аммония) и антисептика полимерного происхождения ДСА-1. Схематическое изображение такой композиции показано на рис. 1.

Технология нанесения огнезащитной композиции на древесину заключается в проведении следующих этапов: первая пропитка антипиреном (на протяжении 8 часов 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.

Рисунок 1. Схематическое изображение огнебиозащиты древесины пропиточной композицией ДСА-1:
1-бактерицидная полимерная пленка;
2-слой древесины (2--3 мм), пропитанный антипиреном;
3-незащищенная древесина.

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 механизм пиролиза целлюлозы на термодеструкцию и замедляя процесс горения. Полимерная бактерицидная пленка является синергистом по отношению к антипиренам, поэтому композиция антипирена с антисептиком увеличивает эффективность огнезащитной композиции ДСА-1 и переводит древесину, обработанную этой композицией, в I группу горючести согласно ГОСТ 30219-95 [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 произошло 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 часов, но в виду того, что производитель отказался, и по рекомендациям ООО "Вогнебіозахист" продолжительность обработки деревянных элементов кровли составила 32 часа. 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 в Государственный центр сертификации продукции противопожарного назначения.

Однако вопросы срока сохранения эффективности огнебиозащиты древесины во времени 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 антипирена из древесины". Статистические характеристики климатических факторов, необходимые для установления режимов испытаний, которые имитируют условия эксплуатации в неотапливаемом помещении, устанавливают в соответствии с ГОСТ 16350 [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 положительное значение и 4 раза --- отрицательное.

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 в условиях реальной эксплуатации).

Для проведения испытаний образцы в соответствии с ГОСТ 2140 [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 часов). Подготовленные образцы древесины обрабатывали антипиренами огнезащитного средства МС методом глубокой диффузионной пропитки, которая была нужна для поглощения необходимого количества солей, а также поверхность древесины обрабатывали полимерным антисептиком полигексаметиленгуанидинфосфатом. Из этих образцов произвольно отбирали необходимое количество контрольных образцов, которые кондиционировали, а остальные образцы испытывали на определение срока эксплуатации.

Ускоренная диффузия антипирена из древесины включала следующие этапы:

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 16363 [2].

После испытаний проводили оценку величины потери огнезащитных свойств. Если потеря массы образца составляла не более 9 %, для средств защиты древесины устанавливали І группу огнезащитной эффективности. Если потеря массы образца составляла более 9 %, но не превышала 25 %, для средств защиты древесины устанавливали ІІ группу огнезащитной эффективности. 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 таблице 1.

Результаты определения эффективности огнезащиты древесины, пропитанной огнезащитной композицией ДСА-1 и смесью МС в зависимости от количества циклов на "ускоренную диффузию"

В процессе проведения испытаний по разработанной экспресс-методике было установлено, что на поверхности древесины, защищенной антипиренами огнезащитной смеси МС, образуются кристаллы солей, чего не наблюдалось для древесины, обработанной огнезащитной композицией ДСА-1.

Проведенные исследования по определению огнезащитной эффективности после циклических испытаний по разработанной экспресс- методике (таблица 1) показали, что древесина, обработанная огнезащищитной смесью МС, через четыре цикла "ускоренной диффузии антипирена из древесины" теряет свои огнезащитные свойства и переходит из І группы эффективности в ІІ группу согласно ГОСТ 16363 [2].

Образцы древесины, обработанные огнезащитной композицией ДСА-1 (0,2 кг/м2 антисептика "Гембар"), выдерживали два года, а образцы древесины, обработанные огнезащитной композицией ДСА-2 [8] (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 относились к І группе огнезащитной эффективности.

Авторами совместно с лабораторией защиты древесины от огня и биоразрушения Украинского научно-исследовательского института механичес-кой обработки древесины были проведены исследования биологической устойчивости древесины, обработанной биозащитным препаратом "Гембар", который является одним из компонентов огнезащитной композиции ДСА-1. Образцы древесины (сосна) размером 3 ? 3 ? 1,5 см пропитывали препаратом "Гембар", продолжительность пропитывания составляла 3 минуты. Контрольные и обработанные препаратом "Гембар" образцы в условиях испытаний согласно [6, 7] выдерживали на протяжении двух календарных месяцев. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Результаты исследования влияния препарата "Гембар" на устойчивость древесины к биоразрушению

Анализ результатов испытаний показывает, что максимальная потеря массы в случае биоразрушения контрольных образцов древесины составляла 38 %, а потеря массы образцов древесины, обработанных препаратом "Гембар", составляла 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.

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: Госстандарт Украины, 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: Госстандарт Украины, 1990.

6. ГОСТ 16712-95. Межгосударственный стандарт. Средства защитные для древесины. Методы испытания токсичности. --- Киев: Госстандарт Украины, 1997.

7. ГОСТ 26603-85. Межгосударственный стандарт. Полотна нетканые (подоснова) антисептированные из волокон всех видов для теплозвукоизоляционного линолеума. Метод определения биостойкости. --- Киев: Госстандарт Украины, 1995.

8. Зміна № 1 до ТУ У 13672801.002-1999. Суміші просочувальні для поверхневої вогнебіозахисної обробки деревини.