Акриловые органоразбавляемые вспучивающиеся краски содержат гигроскопичный пфа. Оценка надежности вспучивающихся огнезащитных красок

Важнейшим элементом системы пожарной безопасности зданий и сооружений является огнезащита строительных конструкций. Она должна обеспечивать повышение огнестойкости конструкций до необходимого уровня, снижение их пожарной опасности, предотвращение развития и распространения пламени. Выполнение этих требований снижает вероятность гибели людей и материальные потери от пожаров. Одним из наиболее эффективных и доступных способов придания огнестойкости различным материалам служит окраска их огнезащитными ЛКМ.

Главная цель различных способов огнезащиты строительных конструкций – максимально снизить скорость нагрева защищаемой поверхности, сохранив при этом на определенный период времени их прочностные характеристики. Так, металлические конструкции, быстро нагреваясь при пожаре, уже при 500 0 С теряют несущую способность. Наглядной иллюстрацией недостаточной защиты несущих металлоконструкций является трагедия, произошедшая в Нью-Йорке 11 сентября 2001 года.

Для повышения пределов огнестойкости конструкций применяют различные материалы и способы защиты: бетонирование, оштукатуривание специальными составами, использование кирпичной кладки, негорючих листовых теплоизоляционных материалов и др.

В настоящее время среди огнезащитных материалов наиболее перспективны лакокрасочные покрытия вспучивающегося (интумесцентного) типа. Интумесцентная технология защиты изделий от горения является сравнительно новой и заключается во вспучивании и превращении в кокс поверхностного слоя материала, подверженного воздействию пламени. Образующийся при этом вспененный коксовый слой предохраняет в течение определенного времени защищаемую поверхность (или нижележащие слои) от воздействия пламени и высоких температур.

Целесообразность использования огнезащитных вспучивающихся покрытий (ОВП) обусловлена прежде всего тем, что они тонкослойны, при нагревании не выделяют токсичных веществ, обладают высокой огнезащитной эффективностью и могут быть нанесены на защищаемую поверхность различными механизированными методами. В обычных условиях эксплуатации эти покрытия похожи по внешнему виду на традиционные лакокрасочные покрытия и выполняют аналогичные защитно-декоративные функции. При воздействии высокой температуры толщина и объем вспучивающегося покрытия увеличиваются в десятки раз за счет образования негорючего и твердого вспененного слоя (кокса) с плотностью 3∙10 -3 – 3∙10 -2 г/см 3 и коэффициентом теплопередачи, близкому к таковому для воздуха. Слой действует как физический барьер для подвода тепла от пламени к нижележащим слоям покрытия и защищаемой поверхности, уменьшая теплопередачу примерно в 100 раз.

ОВП широко применяются для повышения огнестойкости стальных, деревянных, бетонных, кирпичных строительных конструкций, воздуховодов, кабелей, кровли и других изделий. Требования к огнезащитным материалам, включая вспучивающиеся покрытия , предназначенным для нанесения на различные поверхности, изложены в следующих Нормах пожарной безопасности (НПБ):

НПБ 251-98 «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний»;

НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Метод определения огнезащитной эффективности»;

НПБ 238-97 «Огнезащитные кабельные покрытия. Общие требования и методы испытаний».

Эффективное вспенивание данного вида покрытий достигается только при обязательном наличии в их составе ряда специальных компонентов, выполняющих определенные функции, а также оптимальном количественном соотношении между ними. Обычно по своим функциям основные компоненты ОВП подразделяют на следующие группы:

Пленкообразователи (например, стирол-акриловые и ПВА-дисперсии , эпоксидные и кремнийорганические смолы);

Карбонизирующиеся соединения – источники углерода (пентаэритрит, дипентаэритрит и др.);

Неорганические кислоты и их производные – фосфорная кислота, полифосфат аммония (ПФА) и др.;

Вспенивающие агенты – газообразователи, порофоры (меламин , мочевина и др.). Кроме того, в состав ОВП входят галогенсодержащие добавки (хлорпарафин и др.), некоторые пигменты и наполнители .

Вспенивание и коксообразование интумесцентных покрытий сопровождается различными физико-химическими процессами, протекающими, как правило, в определенной последовательности по мере нарастания температурного воздействия на композицию. Механизм вспучивания покрытий изучен недостаточно глубоко. Это связано с тем, что основные реакции, приводящие к получению защитного пенококсового слоя, протекают в области высоких температур (до 900 о С), что затрудняет моделирование указанных процессов. Кроме того, ОВП являются многокомпонентными композиционными материалами. Это предопределяет в свою очередь большое количество возможных взаимодействий между компонентами образовавшегося огнезащитного покрытия особенно при высоких температурах. При этом предсказать направление высокотемпературных реакций также достаточно сложно.

Огнезащитная эффективность покрытий вспучивающегося типа обусловлена различными факторами:

Эндотермическим отводом тепла, расходуемого на различные фазовые и химические превращения ингредиентов в процессе образования пенококсового слоя. Выделяющиеся при этом газообразные продукты, такие, как аммиак, углекислый газ, азот, пары воды, проходя через нагретые слои формирующегося пенококса, значительно охлаждают его, отводя тем самым значительную долю энергии;

Термическим сопротивлением образующегося пенококса, зависящим от его теплопроводности, термостабильности, толщины, строения, жесткости, кинетики и условий его получения;

Способностью отражения (поглощения) падающего теплового потока поверхностью образующегося пенококса. Вспененный кокс также ограничивает диффузию летучих продуктов деструкции полимера к пламени и, наоборот, кислорода воздуха к поверхности разлагающегося полимера. Увеличение выхода карбонизированных продуктов и толщины пенослоя уменьшает количество поступающих в зону горения летучих веществ, снижает интенсивность теплового потока к нижележащим слоям покрытия. Увеличение термостойкости кокса приводит к росту температуры его поверхности и способствует повышению затрат на нагрев. Морфология кокса влияет на его теплопроводность, проницаемость, способность к выгоранию и тлению.

Пенококсовый слой должен иметь высокую адгезию к защищаемой поверхности, которая при пожаре нагревается. В этом плане большое практическое значение имеют также противокоррозионные грунтовки, наносимые на подложку перед ее окраской огнезащитным ЛКМ.

Огнезащитная эффективность ОВП при нанесении на металл согласно НПБ 236-97 характеризуется временем (в минутах) от начала огневого испытания до достижения образцом стальной конструкции с огнезащитным покрытием критической температуры (500 0 С). При этом тепловое воздействие на испытуемый образец осуществляется в стандартном температурном режиме пожара, характеризуемом следующей температурной зависимостью:

Т = 345 lg (8t +1) + Т 0 ,

где Т – температура, соответствующая времени t , 0 C;

Т 0 – температура до начала теплового воздействия (принимают равной температуре окружающей среды), 0 С;

t – время, исчисляемое от начала испытания, мин.

ЛКМ интумесцентного типа делятся на два основных вида: водо- и органоразбавляемые. Водоразбавляемые материалы не имеют запаха и зачастую более эффективны по огнезащитным свойствам. Лучшие ОВП, полученные на основе водно-дисперсионных (ВД) красок, имеют коэффициент вспучивания 40–50 и при толщине защитного слоя 1–1,5 мм обеспечивают четвертую группу огнезащиты по НПБ 236-97. Однако им присущ очень серьезный недостаток – высокая восприимчивость к воде и влаге воздуха, что обусловливает снижение огнезащитной эффективности из-за потери покрытием водорастворимых специальных компонентов. В свою очередь, органорастворимые ЛКМ образуют более водостойкие покрытия, могут наноситься на изделия в условиях повышенной влажности, допускают транспортировку и применение в зимнее время.

Образование вспучивающегося слоя с оптимальными защитными свойствами при действии на покрытие высоких температур определяется в значительной степени составом огнезащитной краски, количественным соотношением между компонентами и химическими процессами, протекающими при формировании пенококса. Поэтому знание основных функциональных свойств компонентов и химизма их превращений в карбонизирующиеся продукты является ключевым фактором для целенаправленного повышения эффективности огнезащитных покрытий.

А.В. Павлович, В.В. Владенков, В.Н. Изюмский, С.Л. Кильчицкая, Смоленский лакокрасочный завод

Источник: Еремина Т. Ю., Гравит М. В., Дмитриева Ю. Н. «Особенности и принципы построения рецептур огнезащитных вспучивающихся композиций на основе эпоксидных смол»

Принцип получения композиционных полимерных материалов заключается в создании заранее заданной комбинации двух и более различных фаз (наполнителей и матрицы) с помощью каких-либо технологических приемов. В результате наполнения получают полимерные материалы, основные физические и механические свойства которых существенно отличаются от свойств матрицы.

По существу, это универсальный принцип создания полимерных композиционных материалов с новым комплексом физических и механических свойств, определяемых микрогетерогенностью системы и фазовыми взаимодействиями на границе раздела фаз полимер - наполнитель . При этом свойства композиционного материала практически в одинаковой степени зависят от свойств как наполнителя, так и исходного полимера.

При разработке огнезащитных красок (и органоразбавляемых, и водоразбавляемых) в их составе используют модифицирующие и технологические добавки, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик покрытий. Например, в качестве современных инновационных ингредиентов, снижающих пожарную опасность покрытий, применяются полые стеклянные микрошарики (стеклосферы) и углеродные нанотрубки.

Углеродные нанотрубки - это достаточно новый перспективный материал, представляющий собой полые трубки размером 20-30000 нм, состоящие из свернутых слоев углерода. Производство нанотрубок во всем мире начато недавно и находится в России пока на полупромышленном уровне. Нанотрубки относятся к чрезвычайно дорогим добавкам: стоимость 1 г составляет от 25 до 500 евро в зависимости от типа.

Использование в составах красок модифицирующих добавок на основе керамических микросфер обеспечивает такие технологические свойства покрытий, как износостойкость, глянцевость и др., а модифицирующих добавок на основе стеклянных микросфер - снижение плотности краски, улучшение ее совместимости с различными полимерными связующими, снижение усадки, вязкость композиций по сравнению с геометрически не оформленными частицами других наполнителей, уменьшение абразивного действия. Применение полных стеклосфер в лаках и красках позволяет частично заменить белые пигменты и улучшить физико-механические свойства покрытий.

Полые стеклосферы относят к дорогим наполнителям: стоимость 1 кг составляет от 3 до 30 долл. США. Однако их применение экономически оправданно, поскольку содержание в полимере полых стеклосфер в количестве 5-20% за счет их низкой плотности существенно снижает стоимость единицы объема материала.

В качестве наполнителей из группы минеральных компонентов в рецептурах, как правило, присутствуют: микроволластонит, каолин, мраморная крошка, слюда и (или) инертные баритовые наполнители; гидроксид алюминия или магния, вспученный и не вспученный вермикулит, перлит и др. Минеральный наполнитель позволяет повысить термостойкость, химическую стойкость покрытия, улучшает его огнестойкие характеристики.

Компоненты интумесцентной системы выбираются из следующей группы: фосфорсодержащие соединения (обычно полифосфаты аммония), гидроксид алюминия или магния, борат цинка, меламин, дипентаэритрит, пентаэритрит.

В качестве пленкообразователей в интумесцентных краскахшироко используется практически все известные полимерные и неорганические связующие: полиметилфенилсилоксановые каучуки; полиуретановые смолы на основе простых полиэфиров и дифенилметандиизоцианатов или толуилендиизоцианата; акриловые сополимеры (например, сополимеры бутилметакрилата или метилметакрилата с метакриловой кислотой и дивинилом); акриловые дисперсии (например, на основе стиролакрилового сополимера); различные эпоксидные смолы, в том числе модифицированные и водные.

В качестве органического растворителя используют обычные органические растворители, в которых растворяются указанные выше полимерные связующие, например этилацетат , бутилацетат , ацетон и др.

В настоящее время лидирующее положение среди огнезащитных композиций на эпоксидных смолах, не содержащих растворителей, занимают составы зарубежных производителей (AkzoNobel, Leighs Paints).

Разработка отечественного огнезащитного состава на эпоксидной основе с заявленными свойствами позволит отказаться от использования импортных аналогов, уменьшить стоимость огнезащитных работ, облегчит вес огнезащитного покрытия на конструкции и в целом повысит конкурентоспособность российских производителей огнезащитных композиций на эпоксидных смолах.

В настоящее время разработана исследовательская программа получения огнезащитной вспучивающейся эпоксидной композиции. Целью данной работы является разработка вспучивающегося огнезащитного покрытия на эпоксидной основе, которое способно обеспечить предел огнестойкости строительной конструкции 120 мин при толщине покрытия не более 4 мм и которое можно наносить в условиях пониженных температур (до минус 60 о С) и повышенной влажности (100%), а также в условиях промышленной атмосферы с сохранением эксплуатационных и огнезащитных свойств (по данным ускоренных испытаний) не менее 25 лет.

В начале исследовательской работы был осуществлен автоматизированный патентный поиск аналогов разрабатываемого покрытия в пределах Российской Федерации и ведущих зарубежных стран. Тема поиска - «Огнезащитный состав для стальных строительных конструкций. Эпоксидные композиции».

Затем был проведен анализ аналогов разработанного покрытия, а также многочисленные лабораторные исследования, которые позволили решить задачу получения атмосферостойкой огнезащитной композиции с огнезащитной эффективностью 30 мин при толщине слоя 1 мм. Данная композиция получила торговой название «Terma-S».

В настоящую огнезащитную композицию входит (5 масс.): смола эпоксидная – 20,0-37,0; полифосфат аммония – 13,0-33,0; пентаэритрит – 12,0-22,5; меламин – 7,0-19,0; диоксид титана – 0,9-10,0; дибутилфталат – 0,5-3,0; гидроксид алюминия – 1,0-7,0; стеклосферы – 01,-5,0; вспученный графит – 1,0-7,0; разбавитель – 10,0-17,0.

Композиция отличается высокой адгезией к загрунтованному металлу, к большинству типов грунтовок при малой толщине сухого слоя (по сравнению с другими эпоксидными аналогами) благодаря подобранным компонентам с выверенным процентным соотношением, а также отличной атмосферостойкостью и простотой изготовления.

Наиболее близким аналогом разработанной композиции, представленная в заявке RU № 93052300 от 20.07.1996 г. В ней предложен состав краски, образующей теплогидроизолирующее защитное покрытие для трубопроводов. Состав содержит стеклянные микросферы диаметром 200-300 мкм, пластификатор полиизобутилен И-200, отвердитель полиэтиленполиамин, эпоксидное связующее и модифицированное эпоксидное связующее ЭД-20 . Полученное по данному техническому решению покрытие образует композицию с полыми микросферами, заполненными лучшим теплоизолятором – воздухом, что придает защитному покрытию теплоизолирующие свойства. Однако данный состав не обладает огнезащитными свойствами, что ограничивает область его использования.
В заявке CN1680501 (A) представлено изобретение, относящееся к разряду вспучивающихся ультратонких атмосферостойких красок. Краска содержит (% масс.): акриловую смолу – 16-25; смолу с аминогруппами – 5-8; огнезащитную нанокомпозицию – 3-6; огнезащитную добавку – 35-45; спиновое стекло – 4-7; поглотитель дыма – 2-4; хлорпарафин – 2-4; титановые белила рутильной формы – 3-5; пластификатор – 2-4; пеногаситель – 0,3-0,6; ингибитор – 03-0,6; смесевый растворитель – 15-20. Продукт имеет хорошую стойкость к огню, воде, маслу и соли. К недостаткам данной композиции относится наличие хлорсодержащих ингредиентов и смесевого растворителя в количестве до 20%.

В заявке CN101857756 (A) представлено изобретение, относящееся к огнезащитной краске для стальных конструкций. В состав краски входят следующие компоненты (%масс.): композиционная смола – 45-60; меламин – 6-8; пентаэритрит – 6-8; аммония полифосфат – 16-20; расширяемый графит – 4-10; гидроксид магния – 2-5; фосфат цинка – 1-3; борат цинка 1-3; гидроксид алюминия – 2-5; алюминевый полифосфат – 3,5; диоксид титана – 6-9; матирующие агенты – 0,5-0,8; ацетон – 15-20. Краска обеспечивает возможность предотвращения пожаров и защиту от коррозии. Недостатком данного состава является наличие достаточно большого (15-20%) количества легколетучего токсичного растворителя.

Разработанная авторами композиция предназначена для нанесения огнезащитного покрытия на наружные и внутренние строительные стальные конструкции объектов гражданского, промышленного и военного назначения; для обработки конструкций железнодорожного транспорта, мостов и эстакад; для использования на нефтегазохимических и химических предприятиях с высокой степенью риска; для повышения предела огнестойкости при различных сценариях пожара за счет высоких теплоизолирующих свойств пенококса, образующегося при высокотемпературном воздействии на покрытие. Покрытие обладает высокой долговечностью: прогнозируемы сроки эксплуатации - более 25 лет при эксплуатации в умеренно-холодном климате, в атмосфере промышленных газов и паров (сероводород, хлороводород), а также устойчивостью к морской воде и нефтепродуктам.

При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих настоящему изобретению и обеспечивающих описанный выше результат. Проведенный анализ свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень». Настоящее изобретение может быть промышленно реализовано при использовании известных технологических процессов, оборудования и материалов, предназначенных для изготовления лакокрасочных составов.

На данный момент авторами разработана рецептура предлагаемого покрытия, технология получения его в лабораторных условиях; изготовлено и исследовано покрытие толщиной 1 мм, которое показывает огнезащитную эффективность (согласно ГОСТ Р53295-2009) 30 мин. Данные испытания были проведены испытательным центром СПбФ ФГБУ ВНИИПО МЧС России.

Цель дальнейших исследований заключается в получении покрытия толщиной 40 мм, обладающего огнезащитной эффективностью 120 мин; в разработке технологии изготовления защитного покрытия; в проведении необходимых испытаний в промышленных условиях.

Программа дальнейших исследований состоит в следующем:

1. создание рецептур на основе эпоксидных смол без использования растворителей при разном соотношении интумесцентной системы и добавок - волластонина, фуллеренов, полых стекло- и керамических сфер т. д.;
2. проведение исследований в лабораториях, аккредитованных в области исследований огнезащитных покрытий, на получение соответствующих параметров, выявление оптимального соотношения компонентов.

В результате ускоренных климатических испытаний (100 циклов) огнезащитного покрытия согласно ГОСТ 9.401, метод 1 установлено, что покрытие будет сохранять свои защитные свойства в условиях эксплуатации УХЛ4 в течение не менее 25 лет; при этом возможно значительное изменение его цвета. Определена стойкость огнезащитного покрытия к воздействию переменной температуры, повышенной влажности, сернистого газа и солнечного излучения (метод 6). В результате огнезащитное покрытие на эпоксидной основе выдержало 150 циклов испытаний без изменения защитных свойств, что гарантирует сохранение защитных свойств в условиях эксплуатации ХЛ1, УХЛ1 в течение не менее 25 лет.

Поскольку ускоренные климатические испытания не учитывают сохранения огнезащитной эффективности покрытия, определяли кратность вспучивания огнезащитного покрытия на эпоксидной основе до и после ускоренных испытаний при условиях эксплуатации согласно: разница в степени вспучивания составила не более 10%. Следовательно, можно предположить, что в течение всего срока эксплуатации огнезащитная эффективность будет изменена. Данное положение нашло также подтверждение в результате исследований методами термического анализа.

Ожидаемым результатом данной работы является разработка интумесцентного (вспучивающегося)огнезащитного покрытия на эпоксидной основе для конструкции 120 мин при толщине покрытия не более 40 мм, которое можно наносить в условия пониженных температур (до минус 60 о С) и повышенной влажности (100%), а также в условиях промышленной атмосферы при сохранении эксплуатационных и огнезащитных свойств (по данным ускоренных испытаний) не менее 25 лет.

Технические характеристики огнезащитных эпоксидных композиций

Сравнительный анализ технико-экономических характеристик состава «Terma-S» и огнестойких эпоксидных композиций

*Примечание: Знак "-" означает, что данных нет.

Основные показатели состава Terma-S

Огнезащитное покрытие «Terma-S» имеет следующие основные физические и технические характеристики:

• Адгезия пленки, балл, не более
  ........................................................................................................................................................................................... 1
• Время высыхания до степени 3 при 20 о С, ч, не более
  ........................................................................................................................................................................................... 24
• Огнезащитная эффективность, мин
  ........................................................................................................................................................................................... 30
• Группа огнезащитной эффективности
  ........................................................................................................................................................................................... 5
• Сроки эксплуатации, лет не менее
  ........................................................................................................................................................................................... 25

Было проведено сравнение основных технических параметров разработанного продукта «Terma-S» с его ближайшими аналогами - импортной огнезащитной краской Chartek 8 (концерна AkzoNobel) и российской краской «Лидер », поставляемой компанией «ИНФРАХИМ».

Продукты-аналоги уступают разработанному продукту по области рабочих температур, использованию армирующей сетки, срокам эксплуатации (25 лет), а также по техническим параметрам: толщине слоя, обеспечивающей на 30 мин огнезащитную эффективность, и соответствующему расходу материала на 1 м 2 . Кроме того, себестоимость состава «Terma-S» существенно ниже, чем рыночные цены на аналоги, что дает возможность также выставить конкурентную рыночную цену на данный состав.

Разработанное огнезащитное покрытие позволит выполнять работы по повышению пределов огнестойкости строительных конструкций в условиях строящегося строительного объекта в зимний период, по огнезащите конструкций либо реконструкционные работы по восстановлению покрытия в условиях промышленной атмосферы в производственных зданиях и сооружениях.

Огнезащитная краска Лидер является уникальной, так как при достаточно высокой огнезащитной эффективности толщина самого покрытия невелика (1,0 мм) и, кроме того, покрытие может использоваться в условиях эксплуатации УХЛ4,О4, В4, ХЛ1, УХЛ1 в течение 25 лет.

Предназначено для защиты стальных металлоконструкций, древесины и всех видов электрических кабелей. Покрытие используется для объектов, эксплуатируемых как на открытом воздухе, так и внутри помещений, и характеризуется повышенной стойкостью к воздействию воды. Особенно хорошо огнезащитная краска МВПО зарекомендовала себя для защиты кабелей в коллекторах, так как сохраняет свои свойства после полного затопления коллектора и в этом не имеет аналогов в мире. Огнезащитная краска МПВО защищает древесину от огня, влаги и плесени.

• Цвет серый
• Гарантийный срок эксплуатации
• в атмосферных условиях – 10 лет,
• в помещениях - 20 лет
• Срок хранения до использования 6 месяцев со дня изготовления

Отличительные особенности Отличительной особенностью огнезащитной краски МПВО является его высокая водостойкость: кабели, покрашенные МПВО, могут не только успешно эксплуатироваться в коллекторах, где неизбежно выпадение конденсата, но и в условиях полного затопления коллектора.

Эта особенность защитного покрытия МПВО также позволяет использовать его для огнезащиты в паре с системой водяного пожаротушения.

Длительное время сохранения своих эксплуатационных свойств (огнестойкость и атмосферостойкость) состава МПВО обеспечивается не только его химическими свойствами, но и тем, что оно является высокоэластичным покрытием и даже при нанесении небольших механических повреждений покрытие способно к самовосстановлению.

Двойную выгоду можно получить при нанесении огнезащитной краски МПВО на несущие деревянные конструкции цоколя или чердака, т.к. обеспечивается и пожарная безопасность, и защита древесины от подгнивания.

Условия эксплуатации Внутри производственных и жилых помещений, на открытом воздухе, под водой, при температуре от -60°С до +50°С

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ

1. Состав наносится на неокрашенные поверхности без специальной подготовки (за исключением очистки от ржавчины), а также на поверхности, окрашенные или загрунтованные лакокрасочными составами (грунтовки ГФ-021 или ФЛ-ОЗК - для металла; ГФ-028 - для дерева).
2. Кабели, подлежащие огнезащите, не должны иметь повреждений защитных оболочек.
3. Перед нанесением состав огнезащитной краски необходимо тщательно перемешать до однородной консистенции.
4. Состав наносится кистью, валиком, шпателем или методом безвоздушного распыления с помощью установок высокого давления (до 200 атм.).
5. В зависимости от способа нанесения состав огнезащитного покрытия разбавляют до рабочей вязкости сольвентом.
6. Нанесение покрытия на поверхность осуществляется послойно, каждый последующий слой наносится после полного высыхания предыдущего. Сушить каждый слой - не менее 12 часов при температуре 18-22° С.
7. Свойства покрытия - высокая эластичность и ударная вязкость, морозостойкость и водостойкость - позволяют проводить огнезащиту деревянных конструкций до установки их в проектное положение.
8. Состав огнезащитного покрытия должен храниться в емкостях с герметично закрытой крышкой во избежание улетучивания растворителя.

Огнеcтойкость

Одним из эксплуатационных требований к строительным объектам является их огнестойкость. При термических воздействиях у строительных материалов, особенно стальных, меняются механические характеристики, в том числе и прочность, снижается, а со временем пропадает совсем, несущая способность конструкций. Разрушения при пожарах могут привести к трагическим последствиям, угрожающим жизни и здоровью людей, и нарушению экологической ситуации. Чтобы не допустить подобных ситуаций, снизить риск порчи строительных материалов, применяется целый ряд защитных мер, нацеленных на термические нагрузки разной продолжительности и интенсивности. Разработка способов огнезащиты является необходимым условием проектирования сооружения.

Главная цель огнезащиты строительных конструкций состоит в том, чтобы изолировать строительные материалы от разрушающего термического воздействия. Различают механические (различные облицовки) и физико-химические (покрытие огнезащитным составом) методы термозащиты. Функция и тех, и других одинакова: создать термоизоляционный экран, который увеличивает предельную огнестойкость конструкций. Огнезащитные покрытия подразделяются на пассивные и активные. Под пассивными формами огнезащиты понимают такие, которые не меняют своего агрегатного состояния при повышении температуры, и обеспечивают термозащиту за счет своих физико-химических особенностей. Активные огнезащитные покрытия при соприкосновении с огнем изменяют свою структуру, что приводит к образованию термозащитного слоя. К этому классу огнезащитных материалов относятся и вспенивающиеся лакокрасочные покрытия.

В настоящее время разработка вспенивающихся огнезащитных покрытий представляет собой интенсивно развивающуюся область химической промышленности.

По своей природе все добавки, направленные на минимизацию вреда от действия высоких температур на деревянные и металлические поверхности, можно разделить на четыре группы:

1. Многоатомные спирты с длинной углеродной цепью. К ним относятся крахмал, декстрин, сорбит, маннит, резорцин.
2. Минеральные кислоты, или соединения, образующие их при нагревании свыше 100⁰С. Главным образом, это серная и фосфорная кислоты и их соли.
3. Амиды и амины.
4. Галогенсодержащие соединения.

Свойства вспучивающихся огнезащитных покрытий

Механизм образования вспенивающихся огнезащитных материалов основан на значительном увеличении при нагреве (до 20-40 раз) толщины защитного слоя и образовании высокопористой углеродной структуры -пенококса, характеризующегося низкой теплопроводностью.

С химической точки зрения последовательность процессов при формировании вспененной углеродной структуры такова:

1. Активация фосфатных групп
2. Этерификация полиолов
3. Образование углеродно-фосфорного геля
4. Окончательное образование углеродного каркаса

Поскольку формирование вспененной структуры процесс по сути физико-химический, то, естественно, учитывать такие свойства компонентов огнезащитных покрытий, как:

• Температуры плавления каждого компоненты
• Температуры кипения
• Температуры кристаллизации
• Факторы деструкции.

Для образования стабильной вспененной массы необходимо, чтобы газообразование активировалось после расплавления пленки, но до ее отвердевания. Исходя из этого и подбирается состав огнезащитных материалов таким образом, чтобы они взаимодействовали друг с другом в четко определенной очередности, формирую совокупность процессов, необходимых для создания огнезащитной структуры пенококса.

Огнезащитные покрытия вспенивающегося типа получили широкое применение в строительстве. Это, конечно, связано с теми преимуществами, которые предоставляют эти материалы.

К ним относятся:

• Доказанный огнезащитный эффект
• Хорошая адгезия с защищаемой поверхностью
• Устойчивость к действию влаги
• Экономичность
• Декоративность
• Простота в технологии нанесения и эксплуатации

Применение вспенивающихся огнезащитных покрытий требует детального рассмотрения целого ряда вопросов:

• Каковы физические и механические характеристики пенококсового слоя?
• Как они меняются, насколько стабильны при действии высоких температур?
• Насколько улучшают несущие характеристики строительных материалов при пожаре?
• Как минимизировать расходы вспенивающихся огнезащитных покрытий на единицу площади?

Последний вопрос затрагивает проблему минимальной толщины огнезащитного покрытия.

Чтобы понять эффективность действия огнезащитных покрытий, в лабораторных условиях проводят исследования по термо- и огнеустойчивости строительных материалов различной природы. Для этого изучаемый материал (бетон, или сталь) обрабатывают огнезащитным покрытием и нагревают в специальных термостатируемых печах до температур, характерных для пожаров (более 300 °С). Такая проверка огнезащитных покрытий является обязательным условием их дальнейшей эксплуатации.

Так, например, при нагреве металлической пластины, обработанной высокотемпературным клеем толщиной 1 мм, ухудшение прочностных характеристик до критических значений наблюдается уже на 17 минуте. При толщине покрытия 2 мм это время увеличивается до 20 минут. Это говорит о том, что данное покрытие не может быть использовано как огнезащитное.

Нанесение огнезащитных покрытий вспенивающегося типа на такую же металлическую пластину значительно увеличивало их термическую стойкость. Так критические пределы прочности после нагревания были достигнуты на 120 минуте эксперимента - при толщине слоя 4 мм, и на 98 минуте- при толщине огнезащитного покрытия 2 мм. Эти данные свидетельствуют о том, что нанесение вспенивающихся огнезащитных составов слоем всего только в 2-4 мм обеспечивает металлическим конструкциям III - V уровень огнестойкости.

Возможность нанесения огнезащитных материалов вспенивающегося типа сравнительно тонким слоем позволяет значительно снизить расходы на обеспечение огнестойкости строительных объектов. Учитывая, что расходы по этой статье финансового плана могут составлять до 20% от общего бюджета, сэкономленные суммы могут быть значительны.

материалы по теме

Технологии огнезащиты

В старину единственным способом защитить строение от пожара было применение негорючих материалов, основным из которых был камень. А основной огнезащитой в деревянных строениях была икона Божьей Матери «Неопалимая Купина», что является достаточно спорным решением с точки зрения эффективности. Впоследствии промышленность стала выпускать различные пропиточные и покрывные составы, выполняющие две основные функции обеспечения пожарной безопасности: увеличение огнестойкости исходного строительного материала и уменьшение воздействия высоких температур в случае возникновения пожара. Сегодня уже невозможно сдать в эксплуатацию строительный объект или конструкцию, если они не отвечают существующим нормам пожарной безопасности, одним из компонентов которой является защита от воздействия пламени и высоких температур.

Новые технологии достаточно прочно входят в нашу жизнь. Постепенно ими наполняются все сферы: от отдыха до проведения ремонта в квартире или строительства дома. Сегодня речь пойдет о новых материалах, которые появились на строительном рынке, а именно антивандальные покрытия.

Лакокрасочная промышленность на данный момент является наиболее востребованной отраслью. Товары, принадлежащие к данной категории, производят во всём мире. Все отрасли нашей жизни, так или иначе, связаны с лакокрасочной промышленностью.