Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе

Широкое применение древесины в строительстве обусловлено рядом положительных свойств: высокая прочность при небольшой плотности; малая теплопроводность; легкость обработки; простота скрепления отдельных элементов; высокая морозостойкость; сопротивляемость действию многих химических реагентов.

Вместе с тем древесина имеет и ряд недостатков, ограничивающих ее применение в строительстве: неоднородность (антизотропность) строения и наличие пороков, гигроскопичность, приводящая к изменению размеров древесины, коробление и растрескивание, способность к загниванию, а также горючесть.

Воспламенение древесины может произойти как от открытого источника огня (пламени или искры), так и от нагретых предметов или горячих газов. При повышении температуры до 125°С из древесины быстро испаряется влага; после этого она разлагается с выделением горючих летучих веществ. При температуре выше 210°С и наличии источника открытого огня воспламеняются летучие вещества, температура повышается и процесс переходит в экзотермическую стадию горения с выделением тепла. При температуре 260°С начинается длительное и устойчивое горение летучих продуктов пиролиза древесины с образованием пламени и дальнейшим повышением температуры. При температуре 450°С и более пламенное горение древесины переходит в беспламенное горение угля с температурой до 900°С.

Древесина также способна к самовоспламенению при температуре свыше 330°С. При длительном нагревании температура самовоспламенения значительно снижается. Например, самовоспламенение древесины наблюдалось при 166°С через 20 ч. Это явление необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительных приборов, труб, дымоходов и т.п.). В данном случае должны быть обеспечены такие условия изоляции от нагревания, чтобы установившаяся, длительно действующая температура не превышала 50°С.

Несмотря на перечисленные недостатки древесины, различные деревянные конструкции широко применяются в строительстве. Так, например, применение в строительстве клееных деревянных конструкций вместо железобетонных снижает расход стали на 20-24 кг/м2, цемента - на 30-35 кг/м2, облегчает массу конструкций покрытий в 4-5 раз. Для залов больших пролетов общественных зданий применение 1 м 3 древесины позволяет сэкономить до 1 т стали.

Вместе с тем в условиях пожара незащищенные деревянные конструкции способствуют распространению огня. Поэтому и к деревянным конструкциям предъявляются требования не только по пределам огнестойкости, но и по пределам распространения огня.

Причиной обрушения несущих конструкций из древесины является обугливание значительной части сечения. Вся действующая нагрузка приходится на необугленную часть сечения, а несущая способность конструкций во времени уменьшается в результате сокращения площади сечения. Скорость обугливания древесины сохраняется примерно постоянной в течение всего периода теплового воздействия. Зависимость глубины обугливания от времени теплового воздействия имеет практически линейный характер. Это обстоятельство служит основой для прогнозирования огнестойкости конструкций из древесины.

Предел огнестойкости конструкций из древесины определяется временем, за которое несущая способность сечения уменьшается за счет обугливания и прогрева до действующей нагрузки. На скорость обугливания древесины оказывает влияние ее плотность, влажность, условия притока воздуха и температурный режим огневого воздействия. Для элементов с размером сечения более 120х120 мм скорость обугливания принимается равной 0,8 мм/мин. Для элементов, размер сечения которых менее 120х120, скорость обугливания принимается равной 1 мм/мин. Пропитка антипиренами не влияет на скорость обугливания древесины, а лишь незначительно задерживает момент ее воспламенения.

Огнестойкость деревянных конструкций может быть повышена за счет: использования огнезащитных облицовок из листовых материалов; оштукатуривания; глубокой или поверхностной пропитки антипиренами; использования вспучивающихся и фосфатных огнезащитных покрытий; окраски огнезащитными красками, лаками; увеличения площади поперечного сечения конструкций; использования конструкций без пустот.

Наиболее перспективным и эффективным методом огнезащиты деревянных конструкций в условиях строительной площадки является нанесение огнезащитных покрытий. Передача тепла через покрытие к защищаемой конструкции происходит за счет теплопроводности самого покрытия и его твердых продуктов разложения. Поэтому решающим фактором, определяющим эффективность огнезащитных покрытий в условиях пожара, является теплоизолирующая способность, которая зависит от толщины покрытия. Однако чрезмерное увеличение толщины покрытия отрицательно влияет на эксплуатационные свойства конструкций и материалов из древесины. Кроме того, толстые покрытия и покрытия с непрозрачными наполнителями лишают древесные материалы их высоких декоративных качеств.

Огнезащитные покрытия по механизму действия, толщине и функциональному назначению подразделяются на следующие типы: огнезащитные обмазки толщиной 10-70 мм (для декоративных целей не используются); огнезащитные краски толщиной 1-10 мм (могут выполнять декоративные цели, скрывая при этом цвет и текстуру древесины); декоративные покрытия, образующие защитную пленку толщиной до 1 мм (сохраняют цвет и текстуру древесины); вспучивающиеся покрытия; комбинированные покрытия.

Огнезащита древесных материалов при глубокой или поверхностной пропитке антипиренами сводится к введению в древесину веществ, которые при определенной концентрации воздействуют на кинетику пиролиза древесных материалов, уменьшая при этом образование горючих летучих продуктов, ингибируют газофазные реакции пламени и исключают горение без источника пламени. Сохранение длительного огнезащитного эффекта возможно в том случае, когда вводимые в структуры материала замедлители горения - антипирены вступают в реакцию с компонентами древесного комплекса.

В зависимости от области применения огнезащитные покрытия подразделяются на неатмосфероустойчивые, которые эксплуатируются только в закрытых отапливаемых помещениях с относительной влажностью воздуха не более 70%, и атмосфероустойчивые.

Огнезащитные вещества и материалы для обработки деревянных конструкций в соответствии с ГОСТ 16363 классифицируются по группам огнезащитной эффективности:

I группа - средства, обеспечивающие получение трудносгораемой (трудногорючей) древесины. Показатель предела распространения огня по деревянным конструкциям при огнезащите по Iгруппе - до 40см по вертикали и до 25 см по горизонтали;

II группа - средства, обеспечивающие получение трудновоспламеняемой древесины;

III группа - средства, не обеспечивающие огнезащиту древесины.

Показатель предела распространения огня по деревянным конструкциям при огнезащите по II и III группам - более 40 см по вертикали и более 25 см по горизонтали.

Согласно ГОСТ 30219 средства для защиты от огня в зависимости от их эффективности и способа применения позволяют получить огнезащищенную древесину двух групп:

I группа - древесина, относящаяся к трудногорючим материалам;

II группа - древесина, относящаяся к трудновоспламеняемым материалам.

При этом огнезащищенная древесина I группы подразделяется на три подгруппы:

IA - трудногорючая древесина, не способная к самостоятельному горению длительное время в условиях развившегося пожара;

IБ - трудногорючая древесина, не способная к самостоятельному горению в условиях развивающегося пожара;

IВ - трудногорючая древесина, не способная к самостоятельному горению в начальный период пожара.

Невымываемые огнезащитные средства позволяют использовать трудногорючую древесину при огнезащите наружных частей зданий, сооружений и строительных конструкций (I-VIII классы условий службы древесины по ГОСТ 20022.2). Для помещений с влажностью до 90%, а также для наружных частей зданий, сооружений и строительных конструкций, не подвергаемых воздействию атмосферных осадков (I-VII классы условий службы), допускается использовать огнезащищенную древесину, обработанную трудновымываемыми огнезащитными средствами. Вымываемые и легковымываемые огнезащитные средства используются для огнезащиты деревянных элементов внутренних построек и сооружений соответственно I-V и I-III классов условий службы.

Огнезащитная древесина не должна вызывать коррозию металлов, при эксплуатации в условиях 100% относительной влажности воздуха, в течение одного месяца увеличивать влажность более чем на 30%. При определении области применения огнезащищенной древесины необходимо учитывать степень токсичности продуктов ее горения.

Согласно Постановлению Госстандарта Республики Беларусь № 18 от 30 декабря 1997 года "О расширении номенклатуры продукции подлежащей обязательной сертификации", огнезащитные лаки, краски, составы, композиции и покрытия для защиты деревянных конструкций подлежат обязательной сертификации.

В настоящее время в Республике Беларусь сертифицированы и разрешены к практическому применению для придания огнезащитных свойств древесным материалам следующие огнезащитные составы:

1. Состав огнезащитный антипирен ВАНН-1 (ТУ 2332-001-20510370-94)

Состав ВАНН-1 разработан в Российской Федерации и изготавливается в соответствии с ТУ 2332-001-20510370-94 с изменением №1.

Для перевода древесины в трудновоспламеняемый материал требуется способом поверхностной пропитки ввести не менее 0,39 кг/м2 водного раствора антипирена в древесный комплекс. Трудногорючесть древесины достигается путем пропитки автоклавным способом под давлением, при этом поглащение раствора должно быть не менее 350 кг/м 3 древесины. Огнезащищенные материалы допускаются к эксплуатации на объектах I-III классов условий службы. По степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (малоопасные вещества), пожаро- и взрывобезопасен, нетоксичен.

2. Препарат для огнезащиты древесины БАН (ТУ 88-03535167-209-93)

Пропиточный препарат БАН разработан и производится в Республике Беларусь.

При поверхностном способе огнезащиты древесины с расходом не менее 0,25 л/м2 препарат обеспечивает получение трудновоспламеняемой древесины. При пропитке в автоклавах под давлением, а также способом вымачивания (прогрев - холодная ванна), согласно специально разработанному регламенту с расходом препарата не менее 230 л/м 3, достигается трудногорючесть пиломатериалов. Огнезащитная древесина без дополнительной термообработки предназначена для использования на объектах I-III классов условий службы. Дополнительная обработка огнезащитной древесины лаком ПФ-11 с расходом 0,09 кг/м2 поверхности или термообработка при температуре 145-160°С в соответствии с технологическим регламентом обеспечивают возможность эксплуатации на объектах I-VIII и I-X классов условий службы соответственно.

3. Препарат для огнебиозащиты и окрашивания древесины БОПОД (ТУ РБ 03535167.257-95)

Препарат БОПОД разработан и производится в Республике Беларусь.

Предназначен для придания древесным пиломатериалам огнезащищенности, биологической стойкости к древоразрушающим грибам и окрашивания. В зависимости от цвета окрашивания древесины может изготавливаться шести видов: БОПОД-1-6. При расходе препаратов БОПОД-1-6 не менее 0,26 л/м2 (в том числе и с последующим покрытием составом ПФ-11 с расходом 0,09 л/м2) обеспечивается получение трудновоспламеняемой древесины. При расходе препаратов БОПОД-2-3 не менее 0,26 л/м2 при сквозной пропитке путем автоклавирования (в том числе и с последующим покрытием составом ПФ-11 с расходом 0,09 л/м2) обеспечивается получение трудногорючей древесины. Обработанные препаратом материалы могут быть использованы в качестве отделочных материалов окон, дверей, паркета и т.п., для наружных работ в условиях классов службы I-X.

4. Огнезащитная композиция для древесных материалов ОК-ГФ (ТУ РБ 28614941.003-96)

Огнезащитная композиция ОК-ГФ разработана и производится в Республике Беларусь.

Композиция предназначена для огнезащиты древесины, древесно-стружечных плит (ДСП), древесно-волокнистых плит (ДВП) и других материалов на основе древесины и целлюлозы. Капиллярная пропитка способом нанесения на поверхность при расходе композиции 0,33 л/м2 обеспечивает получение трудногорючего материала, не способного к самостоятельному горению в начальный период пожара (подгруппа трудногорючей древесины 1В). Для обеспечения трудновымываемости огнезащищенный древесный материал покрывается защитным лаком ХВ-784. В данном случае трудногорючий материал может эксплуатироваться длительное время без снижения огнезащитных свойств на объектах I-VII классов условий службы. По степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (малоопасные вещества).

5. Огнезащитная композиция для древесных материалов ОК-ДС (ТУ РБ 28614941.004-96)

Огнезащитная композиция ОК-ДС разработана и производится в Республике Беларусь.

Композиция предназначена для огнезащиты древесины, ДСП, ДВП и других материалов на основе древесины и целлюлозы. Трудногорючие свойства материал приобретает при введении в древесный комплекс 0,33 л/м2 композиции, что достигается капиллярной пропиткой при нанесении на поверхность. Такая древесина неспособна к самостоятельному горению в начальный период пожара (подгруппа трудногорючей древесины 1В). Трудногорючая древесина, неспособная к самостоятельному горению в условиях развивающегося пожара (подгруппа трудногорючей древесины 1Б), достигается посредством дополнительной обработки огнезащитным лаком ЛДО-6А. Трудновымываемость огнезашитного средства, согласно техническим условиям, достигается посредством дополнительной поверхностной обработки защитным лаком ХВ-784. Допускается эксплуатация на объектах I-V и I-VII классов условий службы. По степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (малоопасные вещества).

6. Лак огнезащитный для древесных материалов ЛДО-6А (ТУ РБ 28614941.005-96)

Лак ЛДО-6А разработан и производится в Республике Беларусь.

Огнезащитный лак обеспечивает трудногорючие свойства древесины и материалов на ее основе (ДСП, ДВП) при расходе не менее 0,34 кг/м2 - для подгруппы трудногорючей древесины 1В и не менее 0,48 кг/м2 - для подгруппы трудногорючей древесины 1Б. Предназначен для эксплуатации на объектах I-V классов условий службы, а в случае дополнительной защиты лаком ХВ-784 с расходом 0,09 кг/м2 допускается для эксплуатации на объектах I-VII классов условий службы. Предварительная пропитка перед обработкой лаком огнезащитной композицией ОК-ДС с расходом 0,33 кг/м2 позволяет достичь подгруппы трудногорючей древесины 1А, полученные путем последовательных технологических приемов (капиллярная пропитка огнезащитной композицией ОК-ДС, покрытие огнезащитным лаком ЛДО-6А и защита лаком ХВ-784), могут эксплуатироваться на объектах I-X классов условий службы.

7. Антипирены синтезированные пленкообразующие для древесных материалов СПАД-0 и СПАД-10 (ТУ РБ 37482175.002-98)

Антипирены СПАД-0 и СПАД-10 разработаны и производятся в Республике Беларусь.

Антипирен СПАД-0 предназначен для придания древесине и материалам на ее основе (ДСП, ДВП) трудногорючих свойств и способности не распространять пламя по поверхности при расходе не менее 0,23 л/м2, а антипирен СПАД-10 - для придания трудногорючести и медленного распространения пламени по поверхности при расходе не менее 0,23 л/м2.

Антипирены обладают фунгицидными свойствами, т.е. замедляют процессы биоразрушения огнезащищенных древесных материалов при их эксплуатации. Они могут использоваться для огнезащиты древесных материалов, изделий и конструкций, предназначенных для эксплуатации на объектах I-V классов условий службы, а при дополнительной защите совместимыми с антипиренами лаками (например, ХВ-784) допускается эксплуатация на объектах I-X классов условий службы. По степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (малоопасные вещества).

8. Антипирен универсальный ФАХ (ТУ РБ 37312444.001-99)

Антипирен ФАХ разработан и производится в Республике Беларусь.

Предназначен для огнезащиты древесины, древесных и целлюлозосодержащих материалов, бумаги. Антипирен обеспечивает трудновоспламеняемость древесины (II группа огнезащитной эффективности) при среднем расходе 0,35 мл/м2.

9. Композиции огнезащитные для изделий из древесины и материалов на ее основе КМД-О-1 и КМД-О-2 (ТУ РБ 37506881.001-2000)

Композиции КМД-О-1 и КМД-О-2 разработаны и производятся в Республике Беларусь.

Используются для огнезащиты изделий из древесины и материалов на ее основе. Композиция КМД-О-1 предназначена для придания древесине и материалам на ее основе (ДСП, ДВП и т.п.) трудновоспламеняемых свойств при расходе не менее 0,20 л/м2, а КМД-О-2 - трудногорючих свойств при расходе не менее 0,33 л/м2. Допускается применение композиции на объектах I-V классов условий службы. При дополнительной защите обработанных поверхностей совместимыми с композициями лаками (типа ХВ-784), придающими трудновымываемые свойства, допускается эксплуатация композиции на объектах I-VIII классов условий службы.

10. Состав огнезащитный СИНАТЕРМ-1 (ТУ РБ 37512290.001-98)

Состав СИНАТЕРМ-1 разработан в Республике Беларусь, производится в Российской Федерации, на территорию Республики Беларусь поставляется партиями.

Предназначен для придания древесине трудновоспламеняемых свойств(II) при расходе не менее 0,20 кг/м2, трудногорючих свойств(1В) при расходе не менее 0,35 кг/м2, трудногорючих свойств(1Б) при расходе не менее 0,50 кг/м2, трудногорючих свойств(1А) при расходе не менее 0,80 кг/м2. При дополнительной защите трудногорючей древесины лаками типа ХВ-784 затрудняется вымываемость их из древесины и допускается эксплуатация на объектах I-X классов условий службы.

11. Огнезащитный состав UNITHERM 19010

Состав UNITHERM 19010 разработан и производится в Германии ("PERMATEX GmbH"), на территорию Республики Беларусь поставляется партиями. Предназначен для огнезащиты древесины. Состав обеспечивает получение трудногорючей древесины (I группа огнезащитной эффективности) при обработке с расходом не менее 0,40 кг/м2.Дмитрий ГРУША, Виктор ПИЩАЛОВ