Огнебиозащита древесины и экология

Н. А. ТЫЧИНО, д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник ОДО "Огнезащита", г. Минск, Республика Беларусь

УДК 614.841:630.841.1:006.354

ОГНЕБИОЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ И ЭКОЛОГИЯ

Проанализированы основные проблемы экологической безопасности при использовании огне-биозащитных средств для древесины, такие как высокая коррозионная активность защитных средств, вредное влияние их на человека и окружающую среду, наличие неприятного запаха, трудности утилизации отслужившей свой срок древесины. Показаны новые разработки огнебио-защитных средств, позволяющие решить такие экологические проблемы.

Ключевые слова: огнебиозащита; древесина; эффективность; экология; безопасность.

Экология играет все более важную роль в жизни человека. Мы начинаем думать не только о том, как, условно говоря, построить, но и как эксплуатировать и утилизировать отслужившие свой срок материальные ценности. Применительно к огнебиозащи-те древесины имеют место следующие проблемы: высокая коррозионная активность защитных средств, вредное влияние их на человека и окружающую среду, наличие неприятного запаха, ограничивающие область их использования, и как, следствие, сложная утилизация.

При использовании средств защиты древесины кислотного и щелочного характера мы сталкиваемся с проблемой их высокой коррозионной активности (агрессивности). Средства защиты, имеющие высокую кислотность (рН < 3), при попадании на металлические поверхности вызывают быструю коррозию их, в частности средства на основе ортофосфорной кислоты в первую очередь вызывают активную коррозию цветных металлов, таких как цинк, медь, бронза. Поэтому при обработке деревянных деталей и конструкций кровли, покрытой, например, оцинкованным стальным листом, всегда требуется предва-

рительная защита поверхности металла, примыкающей к обрабатываемой древесине, что повышает стоимость огнебиозащитных работ и увеличивает время обработки такого объекта. По мере снижения кислотности среды (рН > 4) коррозионная активность средств защиты значительно замедляется. В то же время при нейтрализации растворов антипиренов первоначальные свойства кислотных средств защиты древесины значительно снижаются, и в первую очередь огнезащитная эффективность. Для большинства применяемых сегодня средств защиты древесины повысить рН среды, не снижая их огнезащитных свойств, практически невыполнимо. Правда, для некоторых из них эту задачу можно решить, но только в условиях производственного процесса, путем введения новых ингредиентов и изменения технологических режимов получения этих средств.

Комплексная качественная огневая и биологическая защита древесины возможна только тогда, когда в рецептуре присутствуют и антипирены, и антисептики. В соответствии с классификацией химических веществ основная масса антипиренов от-

© Тычино Н. А., 2012

{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1

44

носится к умеренно опасным, а большинство классических антисептиков — к высокоопасным веществам [1, 2], и поэтому они имеют ограниченную область применения. Так, например, они не должны использоваться для защиты изделий и конструкций из древесины, которые эксплуатируются внутри зданий и сооружений с массовым и длительным пребыванием людей.

Многие средства огнебиозащиты древесины имеют неприятный запах, который по стандартной градации составляет более 2 баллов (отчетливый, легко ощутимый запах) [1]. Так, из-за наличия в антипи-ренах и антисептиках аммонийных солей и фор-мальдегидных смол они имеют неприятный, раздражающий запах аммиака и формальдегида. Средства защиты древесины, полученные путем простого смешивания компонентов, будут иметь запах отдельных составляющих, а запах средств, полученных путем химического взаимодействия, будет определяться качеством проведения химико-технологических процессов. Средства, имеющие ощутимый неприятный запах, не должны применяться при обработке деталей и конструкций из древесины, которые будет эксплуатироваться в помещениях с массовым и длительным пребыванием людей.

Утилизация как самих средств, так и пропитанной ими и отслужившей свой срок древесины — задача еще не востребованная, но решать ее рано или поздно все же придется. Наибольшую трудность может представлять утилизация древесины, пропитанной в автоклавах, поскольку огнезащитное средство (ОЗС) под давлением распределяется по сечению древесины на глубину 10-30 мм и более. На сжигание такой древесины потребуется большое количество энергии, а если учесть, что при автоклавной пропитке чаще всего используются (с целью экономии) вещества II и I классов опасности (высокоопасные, чрезвычайно опасные), то задача утилизации становится еще и небезопасной, так как анти-пирены или (и) антисептики, входящие в структуру таких средств, весьма токсичны.

Сегодня поверхностная обработка древесины огнезащитными растворами стала основным, наиболее часто применяемым способом пропитки. Это обусловлено тем, что этот способ позволяет обеспечить группу горючести древесины Г1 [3]. Кроме того, он ценен еще и тем, что облегчается утилизация древесины, обработанной этим способом, так как пропитке подвергают только поверхностные слои древесины, применяя для этого малоопасные средства (IV класс опасности). Здесь нельзя не сказать о значении зольности древесины в процессе утилизации. Например, из-за нарушения целостности поверхностного огнезащитного слоя при распиловке такой древесины на топливо возможность сжига-

ния ее в топочной печи упрощается, но при этом увеличивается количество золы, образующейся при сжигании древесины. Так, зольность древесины с огнезащитной обработкой группы горючести Г1 может достигать 60-70 %. Одно дело, если такая зольность имеет место при глубине пропитки древесины 1 мм, и совсем другое — если глубина пропитки составляет 10-30 мм. В последнем случае утилизация путем сжигания становится проблематичной.

В развитие совершенствования качественных показателей защитных средств в 2010 г. было разработано и поставлено на производство новое огне-биозащитное средство для поверхностной пропитки древесины ОК-ДСМ. В основу химико-технологического процесса его получения [4] был положен процесс гидролиза полисахаридов в среде кислотного катализатора, синтез дициандиамидоформаль-дегидных соединений и химический процесс фос-форилирования и стабилизации полученного таким путем средства. Было взято все самое лучшее из химических технологий получения средства огнезащитного модифицированного ОК-ГФМ [5] и синтезированных пленкообразующих антипиренов типа СПАД [6]. В результате было получено огнезащитное средство, в котором удалось улучшить не только огнезащитные и биозащитные свойства, но и важнейшие эксплуатационные показатели (см. таблицу). Кроме того, были улучшены эстетические показатели: естественный цвет древесины в результате обработки приобрел более глубокий желтоватый оттенок. Полученное средство ОК-ДСМ по результатам исследований Центра гигиены, эпидемиологии и общественного питания Министерства здравоохранения Республики Беларусь отнесено к IV классу опасности, без запаха (0 баллов), а по прогнозу научно-исследовательского института пожарной безопасности и чрезвычайных ситуаций МЧС РБ оно способно сохранять первоначальные огнезащитные свойства в течение 10 лет и более. С учетом снижения расхода средства для получения аналогичных свойств, достигаемых при использовании ОК-ГФМ, стоимость обработки единицы площади поверхности древесины, несмотря на более высокую цену ОК-ДСМ, соизмерима со стоимостью обработки такой же площади средством ОК-ГФМ (см. таблицу).

Поверхностная обработка древесины средством ОК-ДСМ позволяет обеспечить достаточно высокий огнезащитный эффект на труднопропитываемых участках, таких как ядро сосны, сучки и некоторые пороки строения древесины. Обработанные средством ОК-ДСМ древесные материалы и конструкции не только способны эффективно противостоять пожару и биологическому разрушению, но и не вы-

{Бви 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1

45

^|_огнезащита

Технико-экономические показатели качества средств защиты древесины комплексного действия от огня и биоповреждений

Показатель качества ОЗС Марка огнебиозащитного средства

ОК-ГФМ ОК-ДСМ СПАД-0 СПАД-10

1. Минимальный расход ОЗС для обеспечения I группы огнезащитной эффективности по ГОСТ 16363, кг/м2 0,38 0,29 0,28 0,35

2. Минимальный расход ОЗС для обеспечения группы горючести Г1 по ГОСТ 30244, кг/м2 0,40 0,35 0,35

3. Минимальный расход ОЗС для обеспечения подгруппы трудногорючих материалов ТГ-1А по ГОСТ 30219, кг/м2 0,40 0,35 0,35

4. Средняя стоимость 1 кг ОЗС (без НДС), долл. 1,5 1,8 3,7 2,5

5. Стоимость ОЗС для обеспечения I группы огнезащитной эффективности по ГОСТ 16363 при обработке 1 м2 древесины (без НДС), долл. 0,57 0,52 1,04 0,88

6. Стоимость ОЗС для обеспечения группы горючести Г1 по ГОСТ 30244 при обработке 1 м2 древесины (без НДС), долл. 0,60 0,63 1,30

7. Кислотность раствора рН 1,5-3,0 4-7 3,5-4,5 > 4,5

8. Плотность, г/см3, не менее 1,26 1,25 1,26 1,17

9. Биозащита (пороговое поглощение), % к массе древесины, не более 9 6 5

10. Коррозионная активность (скорость коррозии), г/(м2-сут), не более 4 < 1,6 2 2

11. Срок сохранения огнезащитной эффективности средства, лет, не менее 5 10 10

12. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 III IV IV IV

13. Сила запаха по ГОСТ 30704, баллы <2 0 <2 <2

деляют в окружающую среду токсичных химических веществ, опасных для жизнедеятельности человека и экологии и создающих неприятные запахи. Снижение коррозионной активности средства ОК-ДСМ позволяет сократить затраты на огнезащиту и значительно расширить область его применения. Как одно из самых безопасных для жизнеде-

ятельности человека и природы, средство ОК-ДСМ может быть рекомендовано для огнезащиты и предупреждения преждевременного гниения деталей и конструкций из древесины, используемых в зданиях и сооружениях различного назначения, в том числе в жилых и общественных зданиях с массовым и длительным пребыванием людей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 30704-2001. Защитные средства для древесины. Методы контроля качества. — Введ. 01.07.2002. — М. : ИПК "Изд-во стандартов", 2002. — 7 с.

2. ГОСТ 12.1.007-76*. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. — Введ. 01.01.1977. —М. : Стандартинформ, 2007. —4 с.

3. ГОСТ 30244-94. Межгосударственный стандарт. Материалы строительные. Методы испытания на горючесть. — Введ. 01.01.96. — М. : ИПК "Изд-во стандартов", 2003. — 15 с.

4. ТУ РБ 190007689.004-2010. Средство огнебиозащитное ОК-ДСМ. Технические условия. — Срок действия до 25.08.2015. — Минск, 2010.

5. ТУ РБ 190007689.001-2000 (изм.№ 1,2). Средство огнезащитное модифицированное ОК-ГФМ. Технические условия. — Срок действия с 05.03.2000 до 05.03.2015. — Минск, 2000.

6. ТУ РБ 37482175.002-98 (изм. № 1, 2). Антипирены синтезированные пленкообразующие для древесных материалов СПАД-0 и СПАД-10. Технические условия. — Срок действия с 01.07.1998 до 01.07.2013. — Минск, 2000.

Материал поступил в редакцию 24 ноября 2011 г.

Электронный адрес автора: tychyna-1@yandex.ru.

46

!ББМ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №1