КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОГНЕ- И БИОЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ
COMPOSITION FOR FIRE- AND BIO-PROTECTION OF WOOD

Изобретение относится к композициям на основе полиорганосилоксанов и может быть использовано для получения огне-, биозащитных покрытий по древесине, переводящих древесину в группу трудносгораемых материалов.
Известно огнезащитное покрытие для древесины, которое получают взаимодействием на поверхности древесины при температуре окружающей среды 15-20 ч. смеси 45-70% в виде 40-45% раствора в органическом растворителе органосилоксана формулы:
2
a
1,5
b
c
[(R)SiO] [RSiO]-[R(OH)SiO],
3
6
5
где R-СН, -СН; а и с=0-5, b>а и с, при этом сумма а+b+с≥10,
и 30-55% феноксихлорфосфазена. Композиция может содержать пластификатор в количестве 3-5% от массы феноксихлорфосфазена (SU №1812188, C08G 77/395, C09D 183/06, опубл. 1993). Данный состав позволяет получить покрытия со следующими показателями качества: твердость 0,47-0,64 усл. ед., адгезия 1-2 балла, влагостойкость 2-8 мас.% потеря массы при горении 10,3-23,04%, время самостоятельного горения 19,6-105,0 с.
Известен состав огнезащитной композиции (SU №1812199, МПК C09D 183/06, 5/18, опубл. 1993 г.), включающий полиорганосилоксан, представляющий собой 40% раствор олигометил(фенил)силоксана в органическом растворителе, борную кислоту, наполнитель (оксид магния или слюду), антипирен (гидроксид алюминия) и пигмент (окрашенные соединения меди) в следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиорганосилоксан
40-50
борная кислота
15-20
оксид магния или слюда
10-20
гидроксид алюминия и/или окрашенные соединения меди
10-20
Указанный состав обеспечивает получение качественного покрытия со следующими показателями качества: время самостоятельного горения 0,32-1,87 мин, твердость 0,48-0,65, адгезия 2-3 балла.
Известен состав для огнезащитного покрытия древесины, содержащий 8,5-28,0 мас.% полиоганосилоксана, 4,0-25,0 мас.% пигмента, 2,0-15,0 мас.% наполнителя, 2,0-5,0 мас.% трис-хлорпропилфосфата, 0,8-3,0 мас.% бентонитовой глины,4,0-15,0 мас.% алкидного лака ПФ-060 и/или акрилового сополимера БМК-5, 10-40 мас.% полифосфата аммония и/или алюмосиликатного наполнителя и растворитель (RU №2326915, C09D 183/04, C09D 5/18, 2008). Состав образует покрытия, обладающие высокими физико-механическими свойствами, в частности время самостоятельного горения 0,9-8 мин, потеря массы после удаления источника горения 9-11%, однако состав имеет высокую вязкость, кроме того, в описании изобретения ничего не сказано о биостойкости обработанных материалов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по компонентам и свойствам является состав для огне-биозащитного покрытия древесины, включающий алкидный лак, биоцидную добавку - раствор политрибутилоловоакрилата в ксилоле, сиккатив, оксаль, полиметилсилоксановый каучук, олигосилилсилоксан, фосфорсодержащее соединение в качестве антипирена, смесь ксилола и уайт-спирита в качестве растворителя и пигмент(SU №1657519, C09D 167/08, В27К 3/52, 1991).
Недостатком указанного состава является высокая вязкость. Вязкие составы хуже инъецируются в более глубокие слои древесины, что приводит к снижению биозащитных и огнезащитных свойств. Кроме того, многокомпонентность состава усложняет технологию его изготовления.
Задачей изобретения является создание нового защитного состава, обеспечивающего высокую эффективность огне- и биозащиты материалов из древесины.
Сущность изобретения заключается в том, что состав, содержащий кремнийорганическое соединение, фосфорсодержащее соединение, акриловый полимер и ароматический растворитель, согласно изобретению, в качестве кремнийорганического соединения содержит смесь полиорганосилоксана или тетраэтоксисилана(ТЭОС) и немодифицированной или модифицированной полиэфиром полиметилфенилсилоксановой смолы, в качестве фосфорсодержащего соединения трис-хлорэтилфосфат, трис-хлорпропилфосфат или полифосфат аммония, в качестве акрилового полимера-сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира и дополнительно содержит бутанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиорганосилоксан или тетраэтоксисилан,
в пересчете на сухой остаток
25-100
Немодифицированная или модифицированная полиэфиром
полиметилфенилсилоксановая смола
в пересчете на сухой остаток
0,5-7,0
Акриловый полимер
6,0-10,0
Фосфорсодержащее соединение
25,0-35,0
Бутанол
6,0-10,0
Ароматический растворитель
остальное
Все компоненты, входящие в состав заявленной композиции, не дефицитны и выпускаются промышленностью.
Каждый из названных признаков сам по себе известен, но их устойчивая взаимная связь в заявленном соотношении является необходимой и достаточной для достижения суммарного эффекта, неочевидного для специалиста, нового технического результата, не присущего данным признакам в их раздробленности. Поэтому заявленный состав соответствует критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемый состав обеспечивает одновременно огне-, био- и влагозащиту древесных материалов.
В качестве полиорганосилоксана используют полиметилфенилсилоксановую смолу (ПМФСС), представляющую собой 50-60% раствор полиметилфенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу КО 134-276, представляющую собой 34-40% раствор полифенилсилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу 139-297, представляющую собой 60-70% раствор полифенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; Этилсиликат - 32 и Этилсиликат 40, представляющие собой смесь тетраэтоксисилана и олигоэтоксисилоксанов.
В качестве немодифицированной или модифицированной полиэфиром полиметифенилсилоксановой смолы могут быть использованы электроизоляционные кремнийорганические лаки: КО-921, представляющий собой 48-52% раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле; КО-915, представляющий собой 63-67% раствор в толуоле полиметилфенипсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО-916А, представляющие собой 58-62% раствор в толуоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО-916К, представляющий собой 64-68% раствор в ксилоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; лак КО-075, представляющий собой 34-40% раствор в толуоле, ксилоле или сольвенте полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевым лаком.
В качестве акрилового полимера может быть использован сополимер БМК- 5, представляющий собой сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты, бисерные полимеры на основе бутилметакрилата и метилметакрилата серии Дегалан LP (Дегалан LP 64/12, Дегалан LP65/12, Дегалан LP 675).
В качестве растворителя используют преимущественно ароматические растворители: толуол, ксилол, сольвент т.п.
Состав готовят следующим образом: расчетное количество акрилового полимера растворяют в расчетном количестве толуола, далее последовательно загружают остальные ингредиенты, смесь перемешивают до однородного состояния, выдерживают 2 часа и после анализа на соответствие ТУ разливают в тару.
При необходимости допускается введение в состав, в качестве пигмента, красителей органических серии Тиразоль (ТУ 6-36-5763445-40-91, ТУ 6-00-04691277-146-96, ТУ 6-00-5763441-86-93).
Варианты предложенного состава представлены в таблице 1.
Полученные составы представляют собой однородную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета без посторонних включений, массовая доля нелетучих веществ составляет 25-45%, условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по вискозиметру типа В3-246 с диаметром сопла 4 мм 11-12 с, время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)°С не более 24 ч.
2
Перед нанесением состава поверхность очищают от грязи и пыли. На обрабатываемую поверхность наносят краскораспылителем, кистью или валиком вдоль волокон древесины. После высыхания первого слоя (через 24 часа) наносят второй слой. Общий расход состава составляет 160-180 г/м.
Для испытания на биостойкость (по ГОСТ 9.048-89, метод 1) на деревянные образцы кисточкой наносили состав, затем высушивали сутки при комнатной температуре. После этого образцы заражали суспензией с концентрацией 1-2 млн/мл спор грибов Aspergillus niger van Tieghem, Aspergillus terreus Thorn, Aureobasidium pullulans (de Bary) Amaud, Paecilomyces variotii Bainier, Penicillium funiculosum Thorn, Penicillium ochrochloron Biourge, Scopularipsis brevi-caulis Bainier, Trichoderma viride Pers. ex S.F.Gray. Дополнительно в суспензию были введены с поры дереворазрушающих грибов Serpula lacrimans BKM F - 465 и Antrodia sinuosa BKM F - 1741. Контролем служили деревянные образцы без пропитки.
Образцы, зараженные суспензией грибов, помещали в открытой чашке Петри в эксикатор и выдерживали в условиях, оптимальных для роста гибов: температуре 27-28°С и влажности 98% в течение 28 суток. Промежуточные осмотры образцов проводили через каждые 14 суток.
Результаты испытаний на биостойкость представлены в таблице 2.
Из представленных данных видно, что покрытия, на основе предложенного состава придают древесине влагостойкость и биостойкость (грибостойкость) 100%.
Огнезащитные свойства заявленного состава проверялись в соответствии с НПБ 251-98 "Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний". В результате проведенных испытаний установлено, что потеря массы при сжигании образцов, обработанных заявляемым составом, составляет 15,6-21% (среднеарифметическое значение 10 испытаний 18,7%) что соответствует второй группе огнезащитной эффективности.
Таблица 2
Шифр образца
Внешний вид после испытаний
Балл
Биостойкость, %
Образцы с пропиткой
1-1
Визуально и под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено
0
100
1-2
0
100
1-3
0
100
1-4
0
100
1-5
0
100
1-6
0
100
1-7
0
100
1-8
0
100
1-9
0
100
1-10
0
100
Образцы без пропитки
2-1
Визуально отчетливо видно развитие грибов на 30% поверхности
4
0
2-2
4
0
2-3-
4
0
2-4
4
0
2-5
4
0
2-6
4
0
2-7
4
0
2-8
4
0
2-9
4
0
2-10
4
0