Огнезащитный состав “ОВК-РК”

(51) 09 5/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Казахстан огнезащитного состава ОВК-РК,оказывает огнезащитное действие при защите древесины и теплоизолирующее действие при защите металлических конструкций, без применения токсичных компонентов обеспечивает уменьшение расхода покрытия,улучшает адгезию к защищаемым поверхностям за счет введения таких компонентов водорастворимой мочевиноформальдегидной смолы, жидкого стекла, борной кислоты, пентаэритрита и микрослюды.(76) Абсиметов Владимир Эскендерович Калмагамбетова Айзада Шамшитовна Абсиметов Максим Владимирович(56) ГОСТ 25131-82 Покрытие по стали вспучивающееся огнезащитное ВПМ-2(57) Применение огнезащитной вспенивающейся композиции изготавливаемой в Республике Изобретение относится к огнезащитным вспенивающимся композициям изготавливаемым в Республике Казахстан ОВК-РК, оказывающим огнезащитное действие при защите древесины и теплоизолирующее действие при защите металлических конструкций в целях повышения предела их огнестойкости при возникновении пожара. Наиболее широко такие покрытия применяются при строительстве гражданских и промышленных зданий, при этом наибольший интерес представляют покрытия, без применения токсичных компонентов обеспечивающие уменьшение расхода покрытия,улучшающие адгезию к защищаемым поверхностям. Однако имеющиеся на сегодняшний день огнезащитные составы имеют ряд недостатков. В частности, большинство огнезащитных составов,имеющих достаточно неплохие показатели по жаропрочности и огнестойкости, как правило,содержат в своем составе в качестве вспенивающей системы токсичные и экологически опасные вещества. Известен огнезащитный состав,содержащий в качестве связующего жидкое стекло,нефелиновый антипирен, асбест (ГОСТ 23791-79 Покрытие по стали фосфатное огнезащитное). Наиболее близким к изобретению является состав,включающий меламиномочевиноформальдегидную смолу,карбоксилметилцеллюлозу, мелем, дициандиамид,аммофос, асбест, стекловолокно (ГОСТ 25131-82 Покрытие по стали вспучивающееся огнезащитное ВПМ-2), мас. меламиномочевиноформальдегидная смола ММФ-50 30,2 карбоксилметилцеллюлоза 15,0 мелем 17,4 дициандиамид 5,9 аммофос марки А 26,1 асбестовое волокно 2,7 стекловолокно 2,7 Содержащиеся в приведенном составе меламиномочевиноформальдегидная смола ММФ 50, асбестовое волокно, дициандиамид обеспечивает неплохую огнестойкость, однако делает их токсичными и практически неприемлемыми с экологической точки зрения. Кроме того, толщина сырого покрытия этого состава составляет 5-6 мм при расходе 7,5 кг/м 2, что приводит к неоправданным дополнительным материальным затратам. Еще одним недостатком данного состава является то, что он предназначен только для защиты металлических конструкций и совершенно не приемлем для защиты деревянных конструкций. Это обусловлено тем, что вследствие значительного водопоглощения покрытия происходит набухание верхних слоев древесины, а это в свою очередь резко снижает адгезионные свойства покрытия. Указанный недостаток приводит к тому, что через 6 месяцев адгезия покрытия на древесине равна 3 баллам (ГОСТ 15140-78), а через 12 месяцев - 4 баллам, т.е. через год эксплуатации происходит отслаивание покрытия на 70-75 деревянной 2 поверхности. Кроме того, из-за большого веса покрытия (расход состава 7,5 кг/м 2) наблюдается расслоение деревянных конструкций,установленных вертикально или под углом, и потолочных конструкций. Последний недостаток особенно актуален, если конструкция выполнена из многослойной фанеры или ДСП. Техническим результатом изобретения является возможность без применения токсичных компонентов обеспечить уменьшение расхода покрытия, улучшение адгезии к защищаемым поверхностям, при одновременном улучшении его огнезащитных свойств и обеспечении хороших физико-механических свойств. Это достигается тем, что огнезащитный состав ОВК-РК, содержащий - стекловолокно и аммофос,содержит дополнительно водорастворимую мочевиноформальдегидную смолу,жидкое стекло,борную кислоту,пентаэритрит,микрослюду при следующем соотношении компонентов,мас. Водорастворимая мочевиноформальдегидная смола(условная вязкость, с - 45- 55)-35, 8-38,4 Аммофос - 18,5-22,0 Пентаэритрит - 10,8-14.5 Микрослюда-5,3 - 18,1 Жидкое стекло (условная вязкость, с - 40-50)-5,810,6 Стекловолокно - 7,8-10,1 Борная кислота - 3,2 - 4,6 Огнезащитный состав ОВК-РКготовят следующим образом.Сначала приготавливают связующее, для его приготовления жидкое стекло и водорастворимая мочевиноформальдегиднаясмоладиспергируется в ультразвуковомдисольвере. Затем в шаровую мельницу загружают пентаэритрит, борную кислоту,стекловолокно и все это перетирают в течение 10-35 минут до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед. по клину).После окончания перетирания в полученную смесь добавляют наполнитель микрослюду и перемешивают все в смесителе до получения однородной массы.Полученную смесь растворяют в связующем. Аммофос добавляют в полученный состав непосредственно перед его нанесением и перемешиванием в смесителе или вручную. Полученный выше описанным способом огнезащитный состав ОВК- РКнаносят любым способом (кисть, валик, распылитель и т.д.) на защищаемую поверхность и сушат в течение 24 часов. Пример 1 (мас.). Сначала приготавливают связующее. Для его приготовления жидкое стекло 5,8 и водорастворимая мочевиноформальдегиднаясмола 35,8 диспергируется в ультразвуковом дисольвере. Затем в шаровую мельницу загружают пентаэритрит 10,8, борную кислоту 3,2, стекловолокно 7,8 и все это перетирают в течение 10-35 минут до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед. по клину).После окончания перетирания в полученную смесь добавляют микрослюду 5,3 и перемешивают все в смесителе до получения однородной массы. Полученную смесь растворяют в связующем. Аммофос 18,5 добавляют в полученный состав непосредственно перед его нанесением и перемешиванием в смесителе или вручную. Пример 2 (мас.). Сначала приготавливают связующее. Для его приготовления жидкое стекло 5,8 и водорастворимая мочевиноформальдегиднаясмола 37,1 диспергируется в ультразвуковом дисольвере. Затем в шаровую мельницу загружают пентаэритрит 12,7, борную кислоту 3,9, стекловолокно 8,9 и все это перетирают в течение 10-35 минут до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед. по клину).После окончания перетирания в полученную смесь добавляют микрослюду 11,1 и перемешивают все в смесителе до получения однородной массы. Полученную смесь растворяют в связующем. Аммофос 20,5 добавляют в полученный состав непосредственно перед его нанесением и перемешиванием в смесителе или вручную. Пример 3(мас.). Сначала приготавливают связующее. Для его приготовления жидкое стекло 10,6 и водорастворимая мочевиноформальдегидная смола 38,4 диспергируется в ультразвуковом дисольвере. Затем в шаровую мельницу загружают пентаэритрит 14,5, борную кислоту 4,6, стекловолокно 10,1 и все это перетирают в течение 10-35 минут до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед. по клину).После окончания перетирания в полученную смесь добавляют микрослюду 18,1 и перемешивают все в смесителе до получения однородной массы. Полученную смесь растворяют в связующем. Аммофос 22,0 добавляют в полученный состав непосредственно перед его нанесением и перемешиванием в смесителе или вручную. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного состава введением новых компонентов,а именно водорастворимая мочевиноформальдегидная смола, жидкое стекло,борная кислота, пентаэритрит, микрослюда. Таким образом,заявляемое техническое решение соответствует критерию Новизна. Анализ известных составов оказывающих огнезащитное действие при возникновении пожара показал, что некоторые вещества известны,например стекловолокно и аммофос. Однако их применение в этих составах в сочетании с другими компонентами не обеспечивает составам такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно без применения токсичных компонентов обеспечить уменьшение расхода покрытия, улучшение адгезии к защищаемым поверхностям, при одновременном улучшении его огнезащитных свойств и обеспечении хороших физико-механических характеристик. Таким образом, данный состав компонентов придает новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию существенные отличия. Физико-химические свойства заявляемой и известной композиций оценивали путем- анализа высыхаемости по ГОСТ 19007-73- определения условной вязкости по ГОСТ 18420-74- определения прочности при ударе по ГОСТ 4765-73- определения адгезионной прочности по методу решетчатых надрезов (ГОСТ 15140-78)- анализа прочности на изгиб образованной на поверхности исследумых материала защитной пленки по ГОСТ 6806-73- определение водопоглощаемости пленок по ГОСТ 21513-76- определения огнезащитной эффективности покрытий по металлу по СТ РК 615-2001- определения огнезащитной эффективности покрытий по дереву по ГОСТ 16363-76. Результаты этих исследований сведены в таблицу 1. Таблица 1 Исследуемый параметр прототип 1 .Время высыхания до степени 3, ч, не более,при температуре (202) С 2. Условная вязкость, с 3. Адгезия покрытия, баллов, не более- через 10 дней после нанесения состава- через 12 мес после нанесения состава. 4. Прочность при ударе, Нсм 5. Прочность при изгибе, мм 6. Группа огнезащитной эффективности для металла при толщине покрытия 0,8 мм (30 мин) 1,4 мм (45 мин) 2,0 мм (60 мин) Исследуемая композиция вариант заявляемого состава 1 2 3 18 19 20 Исследуемый параметр прототип 7. Средняя потеря массы образца для деревянных конструкций с покрытием толщиной 0,25 мм при горении,8. Расход состава при толщине покрытия, кг/м 2 2,0 мм 5-6 мм Применение в заявляемом составе в качестве связующего водорастворимой мочевиноформальдегидной смолы и жидкого стекла,позволяет значительно повысить огнезащитные свойства состава, так как образование теплозащитного коксового слоя начинается уже при температуре свыше 100 С. Это происходит за счет того, что при нагревании состава свыше 100 С присутствующие связующие выделяют воду и образуют неорганический негорючий кокс на основе кремния, который является более устойчивым к пламени, чем органический кокс на основе углерода,который образуется в составе по прототипу, что обеспечивает значительное повышение огнестойкости состава. Кроме того, выделение воды также способствует повышению огнестойкости состава. При этом использование борной кислоты не только повышает газообразование, но и повышает прочность сцепления с защищаемой поверхностью и предотвращает растрескивание защитного слоя в условиях действия высоких температур и огня. Кроме того, использование борной кислоты позволяет вспенивать заявляемый состав при более низкой температуре с выделением большого количества азота, который начинает вспенивать состав. При дальнейшем повышении температуры начинают разлагаться аммофос и пентаэритрит,которые дополнительно вспенивают огнезащитный состав, что в значительной степени способствует повышению огнестойкости состава. При этом борная кислота также является хорошим катализатором. Применение в качестве наполнителя микрослюды обеспечивает повышение вязкости состава и улучшает его физико-механические свойства. Так в прототипе огнестойкость покрытия для металлических конструкций составляет 22- 45 мин,а для настоящего состава от 30 мин до 60 мин, при этом средняя потеря массы образца для деревянных конструкций с покрытием толщиной 0,25 мм при горении согласно ГОСТ 16363.76 составляет для прототипа 5,6, а для заявляемого состава 2,8-3,5. Введение в предлагаемый состав борной кислоты также повышает его огнестойкость и уменьшает его расход. Борная кислота разлагается с большим выделением азота, вспенивающего огнезащитный состав при более низких температурах, обеспечивая таким образом дополнительное вспенивание при более низких температурах. В результате расход предлагаемого состава составляет для дерева всего 200-300 г/м 2, а для металла 3300-3400 г/м 2. 4 Исследуемая композиция вариант заявляемого состава 1 2 3 2,8 3,1 3,5 Использование в предлагаемом составе в качестве связующего дисперсии жидкого стекла в водорастворимой мочевиноформальдегидной смоле,а также борной кислоты,пентаэритрита,стекловолокна,использованию в качестве наполнителя микрослюды, позволило повысить огнестойкость покрытия и снизить расход без использования дорогостоящих, остродефицитных и токсичных ингредиентов, а также использовать данный состав для покрытия как деревянных, так и металлических конструкций. Связующее представляет собой дисперсию жидкого стекла в водорастворимой мочевиноформальдегидной смоле. Использование такого связующего позволяет получить при нагревании неорганический негорючий кокс на основе кремния, более устойчивый к пламени, чем органический кокс на основе углерода в прототипе. Карбонизирующееся вещество содержит многоатомный спирт - пентаэритрит, что снижает стоимость состава и не ухудшает его показателей. В качестве вспенивающего агента в составе используется аммофос, борную кислоту. При этом использование борной кислоты способствует повышению вспенивающего эффекта. В качестве наполнителя в составе используется микрослюда, придающая покрытию стойкость к деформационным воздействиям при высокотемпературных нагрузках,благодаря сохранению пластинчатой формы частиц. Введение наполнителя микрослюды увеличивает твердость и прочность покрытия, эластичность композиции ухудшается с увеличением количества наполнителей,превышающего рекомендуемое значение. Физико-химические характеристики ингредиентов,используемых в заявляемом изобретении, их соотношение по массе позволили получить целевой продукт высокого качества полученный состав обладает высокими огнезащитными свойствами, его огнестойкость составляет от 30 до 60 минут, потеря массы от 2,8 до 3,5, при этом у него низкий расход 3300-3400 г/м(для металла) и 200-300 г/м (для дерева), при этом остальные физико-механические свойства лучше,чем у вышеописанных аналогов и прототипа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Огнезащитная вспенивающаяся композиция ОВК-РК, содержащая стекловолокно и аммофос,отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водорастворимую мочевиноформальдегидную смолу, жидкое стекло,борную кислоту, пентаэритрит, микрослюду при следующем соотношении компонентов, мас. Водорастворимая мочевиноформальдегидная смола, условная вязкость, с-12-15 35, 8-38,4 Аммофос Пентаэритрит Микрослюда Жидкое стекло, условная вязкость, с - 12-16 Стекловолокно Борная кислота