СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕБИОЗАЩИТНОГО СОСТАВА
METHOD OF PRODUCING FIRE- AND BIORESISTANT COMPOSITION

Изобретение относится к получению огнезащитных растворов для обработки древесины и материалов на ее основе с целью придания ей стойкости против действия биологических агентов разрушения (например, плесневые и окрашивающие грибы) и предотвращения возгорания и распространения пламени по поверхности. Способ может быть применен во всех отраслях народного хозяйства, использующего древесину и изделия из нее, а также в строительстве.
6
Наиболее близким к предлагаемому способу является получение огнезащитного состава (Патент России RU №2055857 С1, МПК С09K 21/12, В27K 3/52, D06M 15/667), заключающееся в том, что моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат или их смесь смешивают в сухом состоянии с мочевиной в массовом соотношении соответственно (1-2,3):1, вводят в смесь 3-5% воды от общей массы сухих компонентов, сплавляют смесь при нагревании до 120°С, выдерживают расплав при этой температуре в течение 30-60 мин.
Недостатком указанного способа является:
2
- не достаточная огнезащищающая способность по ГОСТ 30028.3-93 при поверхностных методах нанесения (при расходах менее 600 г/м по поглощению рабочих растворов);
- отсутствие действия по подавлению роста грибов, вызывающих деструкцию древесины, например, на одни из наиболее распространенных в наших климатических условиях, в частности, невысокая биозащитная эффективность по отношению к плесневым грибам Aspergillus flavus., Penicillium cyclopium., и Aspergillus niger.
Целью настоящего изобретения является получение огнебиозащитного состава с повышенной:
- огнезащитной эффективностью по ГОСТ 30028.3-93 при поверхностных методах нанесения;
- защищающей способностью в отношении 27 наиболее распространенных в России видов плесневых и деревоокрашивающих грибов.
n
2n+1
k
3-(k+m)
n
2n
m
Цель достигается тем, что в состав при смешении вместо мочевины вводится борная кислота, а также добавляется аминоспирт общей формулы: (CH)NH(CHOH) где: n, m=1-3 (k+m≤3), k=0-2 и функциональная добавка из ряда полиглюкозидов жирных кислот С8-С10, например глюкопон.
Способ получения препарата заключается в том, что диаммонийфосфат смешивается с борной кислотой в сухом состоянии при определенных массовых соотношениях, затем вводят в смесь 50-85% воды от общей массы сухих компонентов, растворяют смесь при температуре 90°С, охлаждают раствор при комнатной температуре до 50°С, после чего добавляют аминоспирт в количестве 2-10% от общей массы раствора и охлаждают при продолжающемся перемешивании. После остывания раствора до комнатной температуры добавляется функциональная добавка. Соотношения компонентов огнебиозащитного состава приведены в таблице 1.
Таблица 1
Соотношения компонентов огнебиозащитного состава.
№ п/п
Наименование компонента
Содержание, мас.%
1
диаммоний фосфат ((NH<sub>4</sub>)HPO<sub>4</sub>)
5-20
2
Борная кислота (Н<sub>3</sub>ВО<sub>3</sub>)
10-30
3
Аминоспирт (C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>)<sub>k</sub>NH<sub>3-(k+m)</sub>(C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>OH)<sub>m</sub>, где: n, m=1-3 (k+m≤3), k=0-2
2-10
4
Функциональная добавка (полиглюкозиды жирных кислот С8-С10, например глюкопон)
0,1-1
5
Растворитель (Вода)
39-82,9
Исследуемые составы приведены в таблице 2.
Таблица 2
Компонент препарата
Массовая доля, %
Известный
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Состав 4
Диаммоний фосфат ((NH<sub>4</sub>)HPO<sub>4</sub>)
30
10
40
40
30
Карбамид (CO(NH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>)
30
-
-
-
-
Борная кислота (Н<sub>3</sub>ВО<sub>3</sub>)
-
40
40
5
20
Диэтилметаноламин
-
20
-
-
-
Метилэтаноламин
-
-
10
-
-
Диметилпропаноламин
-
-
-
2
-
Диэтаноламин
-
-
-
-
10
Глюкопон
-
0,1
1
0,5
0,8
Растворитель (вода)
40
29,1
9
52,5
39,2
Огнезащищающая способность определялась по ГОСТ 30028.3-93.
3
Испытания проводят на образцах, изготовляемых из прямослойной воздушно-сухой древесины заболони сосны с плотностью 0,45-0,55 г/см. Древесина не должна иметь видимых пороков по ГОСТ 2140.
Образцы древесины имеют размеры 15×15×6 мм (последний размер вдоль волокон). Отклонения размеров образцов не должны превышать ±0,5 мм.
3
Защитное средство испытывают не менее чем при пяти поглощениях. Рекомендуемыми являются поглощения 5; 10; 20; 40; 80 кг/м.
Поглощение, обеспечивающее потерю массы образцов древесины при горении, равную 25%, определяют по графику.
По значению этого поглощения устанавливают класс огнезащищающей способности защитных средств в соответствии с ГОСТ 30028.3-93 (таблицей 3).
Таблица 3
Поглощение защитного средства, обеспечивающее потерю массы 25%, кг/м<sup>3</sup>
Класс огнезащищающей способности защитного средства
Не более 30
I
Более 30, но менее 50
II
50 и более
III
По продолжительности самостоятельного горения образцов древесины пламенем и тлением устанавливают тип защитного средства по огнезащищающей способности по ГОСТ 30028.3-93 (таблица 4).
Таблица 4
Класс огнезащищающей способности
Продолжительность самостоятельного горения образцов, с, не более
Тип защитного средства по огнезащищающей способности
пламенем
тлением
I
20
Не регламентируется
Пламягаситель
II
30
III
40
I
Не регламентируется
30
Антитлитель
II
50
III
70
I
20
30
Универсального действия
II
30
50
III
40
70
Поглощения, обеспечивающие потерю массы образцов древесины при горении, равную 25%, представлены в таблице 5.
Таблица 5
№ п/п
Препарат
Поглощение раствора, кг/м<sup>3</sup>
Поглощение сухих солей, кг/м<sup>3</sup>
Класс огнезащищающей способности по ГОСТ 30028.3-93
1
Известный
35
21
II
2
Состав 1
21
10,2
I
3
Состав 2
40
20,8
II
4
Состав 3
18
9,1
I
5
Состав 4
20
10,4
I
Как видно из таблицы, класс огнезащищающей способности нового защитного средства выше при меньших поглощениях.
Токсичность препаратов по отношению к грибам синевы и плесени определяли по ГОСТ 30028.4 Испытание проведено на 27 видах грибов, составляющих 3 группы по 9 видов каждая (таблица 6).
Таблица 6
первая группа включала следующие виды грибов:
вторая группа включала следующие виды грибов:
третья группа включала следующие виды грибов:
Penicillium ochro-chloron, Aspergillus terreus, Fusarium monilifbrme, Penicillium brevi-compactum, Fusarium poae, Aspergillus niger, Penicillium chrisogenum, Altemaria humicola, Phialophora fastigiata.
Fusarium javanicum, Fusarium merismoides, Paecylomyces varioti, Sporodesmium cladosporioides, Trichosporium heteromorphum, Aspergillus hennebergii, Discula pinicola, Cladosporium herbarum, Verticillium marguandi.
Aspergillus amstelodanum, Penicillium cyclopium, Altemaria tenuis, Aureobasidium pullulans, Fusarium culmorum, Penicillium purpurogenum, Aspergillus flavus, Leptographium lundbergii, Trichosporium harzianum.
Оценку эффективности защитного средства, как это предусмотрено ГОСТ 30028.4, проводили по истечении 15 суток экспозиции, по средней площади поражения грибами поверхности образцов в процентах и по стадии развития гриба. Последняя оценивалась по пятибальной системе:
0 - абсолютно чистые образцы при визуальном осмотре и под микроскопом;
1 - визуально чистые образцы: при осмотре под микроскопом видны мелкие очаги в виде пятен одного вида деревоокрашивающих или плесневых грибов; стадия спороношения отсутствует;
2 - поверхностное развитие мицелия отдельных видов деревоокрашивающих и плесневых грибов в виде пятен; стадия спороношения отсутствует;
3 - обильное разрастание мицелия отдельных видов деревоокрашивающих или плесневых грибов; начало стадии спороношения одного из видов грибов;
4 - отчетливо виден рост грибов при визуальном осмотре, различные стадии спороношения большинства видов деревоокрашивающих и плесневых грибов;
5 - глубокое поражение деревоокрашивающими и плесневыми грибами всей площади образца, интенсивное спороношение.
Для определения пороговой концентрации, при которой антисептик по классификации ГОСТ 30028.4 не менее чем «эффективен», готовые препараты разбавляли растворителем (водой). Кроме того, определялась пороговая концентрация по отношению к плесневым грибам Aspergillus flavus, Penicillium cyclopium и Aspergillus niger. Результаты испытаний представлены в таблице 7.
Таблица 7
№ п/п
Препарат
Степень разведения<sup>1</sup> по ГОСТ
Степень разведения<sup>2</sup> по указанным видам грибов
1
Известный
1
1
2
Состав 1
9,3
10,5
3
Состав 2
9,0
9,7
4
Состав 3
4,2
5,1
5
Состав 4
6,1
6,7
<sup>1</sup>степень разведения - величина, обратно пропорциональная пороговой концентрации, показывающая во сколько раз необходимо разбавить исходный раствор, при равном исходном содержании целевого компонента для получения требуемой пороговой концентрации.
<sup>2</sup>степень разведения - величина, обратно пропорциональная пороговой концентрации, показывающая во сколько раз необходимо разбавить исходный раствор, при равном исходном содержании целевого компонента для получения требуемой пороговой концентрации.
Предлагаемый препарат по сравнению с известным в среднем на 70% эффективнее по ГОСТ 30028.4 и на 80% более эффективен по отношению к плесневым грибам Aspergillus flavus., Penicillium cyclopium и Aspergillus niger. Это позволяет его использовать в более широкой области применения.