Сущность огнезащиты древесины. Виды огнезащитных средств. Технология и требования к огнезащитной обработке
Механизм огнезащитного действия всех средств основан на разрушении одной из связей в классическом треугольнике горения: горючее – окислитель – источник зажигания.
Так, теплоизолирующие материалы защищают поверхность древесины от действия тепла источника зажигания и тем самым препятствуют протеканию процессов разложения древесины и воспламенению продуктов ее разложения.
Краски и обмазки выполняют газоизоляционную функцию. Они препятствуют выходу продуктов разложения из древесины и проникновению к ним кислорода воздуха. В результате затрудняются условия образования горючей смеси в газовой фазе.
Механизм огнезащиты красками и обмазками состоит в следующем:
а) препятствие выходу в зону реакции горючих продуктов термоокислительной деструкции древесины;
б) препятствие проникновению в зону реакции кислорода воздуха, необходимого для горения;
в) удержание слоя переугленной древесины на поверхности, который замедляет скорость дальнейшего переугливания древесины вглубь;
г) ингибирование (химическое торможение) процесса горения (относится к некоторым видам огнезащитных красок, например, фосфатным).
Сущность механизма огнезащиты древесины пропиточными составами заключается в том, что отложившиеся в массе древесины соли при нагревании разлагаются с выделением продуктов, ингибирующих окислительную реакцию в газовой фазе, разбавляя горючие продукты разложения древесины, в результате чего пламенная фаза горения древесины становится практически невозможной, а происходит только переугливание деревянной конструкции.
Антипирены, как правило, оказывают влияние на кинетические процессы термоокислительного разложения, воспламенения и горения древесины. В частности, фосфорсодержащие антипирены, которые наиболее широко используются для огнезащиты древесины, усиливают процесс карбонизации (обугливания), что приводит к уменьшению выхода горючих продуктов разложения.
Сущность технологического процесса глубокой пропитки:
Создается разряжение порядка 0,08-0,085 МПа в течении 0,5-1 часа, в результате чего происходит удаление воздуха из пор.
Раствор подают в цилиндр при температуре порядка 60-70˚С под давлением [давление (0,8 – 1,6 МПа) и длительность пропитки (2 - 20 ч) зависит от породы древесины].
По окончании пропитки давление сбрасывают, и 20 минут древесина остывает.
Древесину выгружают и подвергают сушке при температуре до 70˚С.
Привес сухих солей древесиной должно составить не менее 66 кг/м3.
Глубокая пропитка древесины в горяче-холодных ваннах:
Древесину погружают в ванну с раствором антипирена, нагретого до температуры порядка 90˚С и выдерживают в течении 24 часов.
(Воздух, находящийся в порах древесины, при этом нагревается, увеличивается в объеме и частично выходит из массы древесины, что способствует проникновению раствора в поры материала).
Древесину перекладывают в ванну с холодным раствором, где пропитка длится в течении 24 часов.
(При этом воздух, оставшийся в порах древесины, сжимается при охлаждении, что приводит к возникновению некоторого разряжения и способствует дальнейшему поглощению раствора антипирена).
Недостаток данного способа состоит в том, что он обеспечивает максимальное поглощение древесиной сухих солей не более 50 кг/м3, что позволяет отнести древесину только к группе трудновоспламеняемых материалов.
Все применяемые для огнезащиты древесины методы можно подразделить на физические, химические и смешанные, а также на поверхностные, глубокие и комбинированные.
К физическим методам можно отнести применение термоизолирующих одежд, инертных красок и инертных обмазок. К химическим – пропитку антипиренами. Применение красок и обмазок, содержащих антипирены, можно отнести к смешанным методам.
К поверхностным методам огнезащиты древесины относится использование термоизолирующих одежд (в том числе вспучивающихся покрытий), применение всевозможных красок и обмазок, поверхностной пропитки антипиренами. К методам глубокой огнезащиты относится пропитка древесины в автоклавах под давлением и пропитка в горячее-холодных ваннах. К комбинированным – глубокая пропитка древесины в горячее-холодных ваннах с последующей окраской атмосфероустойчивыми огнезащитными красками.
Оценка эффективности огнезащиты древесины
Все огнезащитные составы, применяемые в настоящее время и вновь разрабатываемые, подвергают комплексным испытаниям. Главным свойством огнезащитного состава является эффективность огнезащиты, т.е. способность тормозить процессы воспламенения и самостоятельность горения древесины.
Оценку огнезащитной эффективности проводят, как правило, экспериментально с использованием лабораторных, стендовых методов испытаний. В основу оценки положено экспериментальное определение одного или нескольких параметров, характеризующих возгораемость (горючесть) древесины.
Для упорядочения и унификации лабораторных методов принят ГОСТ 16363-98 «Средства защитные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств», а также НПБ 251-98 “Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний”.
Сущность метода состоит в определении среднего значения потери массы, серии образцов древесины, обработанных огнезащитным составом, при огневом воздействии.
Критерием оценки эффективности огнезащиты служит потеря массы образцом при испытании. Если среднее значение потери массы не превышает 9%, огнезащитное покрытие относится к 1 группе средств и обеспечивает трудносгораемую древесину. Если потеря массы более 9%, но менее 25%, то огнезащитное покрытие относится к 2 группе средств и древесина считается трудновоспламеняемой. При средней потере массы более 25% огнезащитное покрытие не обеспечивает огнезащиту древесины.
1 группа средств: ΔP не превышает 9%
(трудносгораемая древесина)
2 группа средств: ΔP от 9% до 25%
(трудновоспламеняемая древесина)
3 группа средств: ΔP более 25%
(средства, не обеспечивающие огнезащиту древесины)