Назначение огнезащитных вспучивающихся композиций на основе эпоксидных смол и преимущества их использования Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Т. Ю. ЕРЕМИНА, д-р техн. наук, профессор, старший научный сотрудник Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия

М. В. ГРАВИТ, канд. техн. наук, заместитель генерального директора по научно-техническому сопровождению особо сложных и уникальных объектов ООО "Научный инновационный центр строительства и пожарной безопасности" (ООО "НИЦСиПБ"), г. Санкт-Петербург, Россия

Ю. Н. ДМИТРИЕВА, канд. техн. наук, заместитель генерального директора по инновациям ООО "Международный научный инновационный центр строительства и пожарной безопасности" (ООО "МНИЦСиПБ"), г. Санкт-Петербург, Россия

УДК 69.055.42-761

НАЗНАЧЕНИЕ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ И ПРЕИМУЩЕСТВА ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Представлен обзор зарубежных и российских огнезащитных вспучивающихся композиций на основе эпоксидных смол, предназначенных для эксплуатации в условиях промышленных атмосфер, а также при пониженных температурах.

Ключевые слова: средства огнезащиты; вспучивающиеся покрытия на основе эпоксидных смол.

Увеличение пределов огнестойкости строительных конструкций за счет различных способов пассивной огнезащиты является одним из главных факторов повышения их эксплуатационной надежности.

В настоящее время как в России, так и за рубежом для данных целей производят широкую гамму вспучивающихся (интумесцентных) огнезащитных составов на водной и органической основе. Лучшие вспучивающиеся краски имеют коэффициент вспучивания до 40-50 раз и при толщине защитного покрытия менее 1 мм обеспечивают 2-ю и 3-ю группы огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 532952009 [1], что позволяет достичь требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций согласно Федеральному закону № 123-Ф3 [2].

Новые технологии производства вспучивающихся огнезащитных материалов дают возможность существенно повысить огнестойкость стальных конструкций, обеспечивая при этом ее экономическую эффективность.

Назначение вспучивающегося покрытия — предотвращение распространения огня по поверхностям строительных конструкций и защита от термического воздействия пожара. По сравнению с традиционными способами огнезащиты применение таких покрытий позволяет значительно снизить дополнительную статическую нагрузку. Вспучивающиеся составы удобны в применении, поскольку наносятся, как правило, кистью или набрызгиванием.

© Еремина Т. Ю., Гравит М. В., Дмитриева Ю. Н., 2012

Основное назначение огнезащитной вспучивающейся краски — повысить пределы огнестойкости конструкции согласно проектным задачам (с 15 до 240 мин) при проектировании огнезащитных работ и одновременно сохранить свои эксплуатационные и декоративные свойства.

Работы по нанесению огнезащитных покрытий нередко требуется производить в условиях влажности свыше 80 % и низких температур (например, в зимний период). Особенности климата России определяются рядом таких географических факторов, как географическое положение, размеры и протяженность с запада на восток и севера на юг, разнообразие рельефа. Для климата на всей территории России характерно также отчетливое разделение года на холодный и теплый периоды. Большая часть территории страны лежит в умеренном поясе, в котором выделяются четыре подтипа климата: умеренно-континентальный, континентальный, резко-континентальный и мус-сонный (на Дальнем Востоке). 3начительная часть территории страны характеризуется наличием вечной мерзлоты. Европейская часть России, на которую приходится наибольшая доля строительства крупных объектов, располагается в умеренно-континентальном климате, который характеризуется умеренно холодной зимой и жарким летом. Однако летний период достаточно короткий, поэтому строительный процесс происходит в основном в межсезонье и зимний период. Кроме того, основные залежи стратегических природных ресурсов страны

42

{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №8

Огнезащитные составы на эпоксидной основе зарубежных и российских производителей

со со ■г. о

с»

05

ср ^

СО

ш

-о

о 00 со -о г 00 о

ОТ

гп

со

о >

о

X

о

гз

ю о

о

ю

Продукт (производитель) Краткое описание состава Область применения Технические параметры (с сайтов производителей продукции) Огнезащитная эффективность, мин

СЬаЛек 8 Толстослойное, Защита элементов конструкции Цвет Серый До 120

(Акго№Ле1) [3] двухкомпонентное, эпоксидное вспучивающиеся огнеза- и сохранение функциональной целостности защищаемого объекта на определенный период вре- Сухой остаток, % 100

Плотность, кг/м3 1,0

щитное покрытие мени от воздействия углеводородного горения Время высыхания, ч:

10 °С 16

25 °С 9

40 °С 6

Жизнеспособность, мин:

25 °С 90

30 °с 45

СЬаЛек 7 Эпоксидное вспучи- Защита стальных, алюминиевых Цвет Серый Т, мин* АпРив> мм* А сух. мм*

(Акго№Ле1) [3] вающиеся огнезащитное покрытие и других поверхностей от воздействия углеводородного горения и струи реактивного пламени Сухой остаток, % 100 75 3,7 5,8

Плотность, кг/м3 1,0 129 8,62 8,0

Время высыхания, ч: 130 6,5 10,0

25 °С 6 135 3,7 14,5

40 °С 4 152 3,7 19,1

Жизнеспособность при 25 °С, мин 50

Типичная толщина покрытия, мм 4-20

СЬаПек 1709 То же В нефтяной, газовой, нефтехими- Цвет Серый До 240

(Акго№Ле1) [3] ческой и энергетической отраслях промышленности. Защита стальных конструкций,трубопроводов Сухой остаток, % 100

Плотность, кг/м3 1,0

и сосудов от воздействия углево- Время высыхания, ч:

дородного горения и ликвидации разливов нефти и криогенных всплесков 10 °С 18

25 °С 16

40 °С 6

Жизнеспособность при 25 °С, мин 90

Типичная толщина покрытия, мм 2,74-18,08

Продукт (производитель) Краткое описание состава Область применения Технические параметры (с сайтов производителей продукции) Огнезащитная эффективность, мин

Interchar 212 Двухкомпонентное Сохранение структурной целост- Цвет Серый 120

(AkzoNobel) модифицированное эпоксидное вспучивающиеся огнестой- ности стальных конструкций при целлюлозном огне Сухой остаток, % 100 (при /?сух = 13,66 мм)

Время высыхания, ч:

кое покрытие 25 °С 16

40 °С 6

Жизнеспособность при 25 °С, мин 90

Типичная толщина покрытия, мм 2-8

Firebex-m90 Высокотехнологич- Пассивная огнезащита металло- Цвет Светло-голубой 30-150

(Leighs Paints, Англия) [4] ное эпоксидное вспучивающееся покрытие конструкций как при строительстве новых нефтегазовых и нефтехимических объектов, так и при Сухой остаток, % 100

Время высыхания, ч:

ремонте действующих (оффшорные платформы, НПЗ и другие объекты, на которых возможно 15 °С 16

23 °С 12

возникновение углеводородного горения и реактивной струи пламени) Жизнеспособность, мин:

23 °С 60

35 °С 30

Устойчивость к влажности; алифатическим растворителям; проливу кислоты, щелочей; нефтяным растворителям; абразивному истиранию и атмосферному воздействию Отличная

Лидер ООО Двухкомпонентная Повышение предела огнестойко- Плотность основы, кг/м3 1400+1°° 30

НПО "Ассоциация "Крилак" [5] система, состоящая из основы (смесь термостойких, газообразующих и пено-образующих напол- сти металлических огрунтован-ных конструкций, эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы и в агрессивных средах Содержание массовой доли нелетучих веществ основы, % масс. 90+5 (при /?сух = 3,0 мм)

Внешний вид покрытия Без трещин и отслоений

нителей в эпоксидной смоле) и отвер-дителя Жизнеспособность состава, ч, не более 1

Время высыхания до степени 3, ч, не более (по ГОСТ 19007-73) 12

Окончательная сушка, сут, не более 7

* т — время достижения критической температуры; /г^щ — приведенная толщина металла; /гсух — толщина сухого слоя.

ы >

приходятся на северную часть страны, где строятся добывающие и перерабатывающие заводы.

Из вышесказанного следует, что огнезащитные краски должны иметь такие свойства, чтобы их можно было наносить на поверхности конструкций при низких температурах и чтобы они сохраняли свои качественные характеристики при эксплуатации в зимний период. Кроме того, при транспортировании в неотапливаемых контейнерах на территорию Сибири, Крайнего Севера огнезащитные краски также должны сохранять свои свойства.

Огнезащитные составы, содержащие воду, для таких целей не подходят. Частично решают проблемы нанесения и эксплуатации в холодный период года составы на органических растворителях, но при этом температура окрашиваемой поверхности должна быть на 3 °С больше точки росы и покрытие должно эксплуатироваться под навесом во избежание прямого попадания на него осадков. Последнее объясняется тем, что в состав вспучивающихся огнезащитных составов входят водорастворимые вещества, а процесс пленкообразования происходит только за счет испарения растворителя, т. е. в процессе эксплуатации на открытом пространстве возможно вымывание водорастворимых веществ.

Всем перечисленным требованиям удовлетворяют эпоксидные, не содержащие растворителей композиции, отверждение которых происходит за счет взаимодействия с отвердителем (химическое отверждение, так называемая "сшивка"). Такие эпоксидные краски характеризуются низкой водопроницаемостью, высокой термостойкостью, долговременной защитой от воздействия агрессивных сред, к которым относятся морская вода, минеральные масла, нефтепродукты и др.

Как показали результаты маркетингового исследования по интернет-сайтам производителей зарубежной и отечественной продукции (официальные перечни сертифицированной продукции в Российской Федерации), огнезащитные покрытия на основе эпоксидных композиций составляют 3-5 % от огнезащитных покрытий на других пленкообразо-вателях и связующих (информацию о выданных сер-

тификатах соответствия и декларациях о соответствии продукции требованиям [2] см. в [6]).

Существующие в настоящее время огнезащитные составы российского производства на эпоксидной основе (см. таблицу) характеризуются значительной толщиной покрытий. Например, для обеспечения огнезащитной эффективности 240 мин требуется толщина покрытия не менее 40 мм (для сравнения: для обеспечения огнезащитной эффективности 60 мин толщина покрытия равна примерно 6 мм). В связи с этим практически всегда используется слой армирующей сетки, что приводит к значительному увеличению массы покрытия, а это, в свою очередь, влияет на напряженно-деформированное состояние конструкций. Температурный диапазон эксплуатации огнезащитных покрытий — от минус 60 до +60 °С, срок эксплуатации — порядка 25 лет.

Практически все технические характеристики представленных в таблице композиций аналогичны выше приведенным (не содержат растворителей, показывают близкое по интервалам время жизнеспособности и отверждение пленки, плотность и т. д.). Однако к лидирующим композициям по техническим характеристикам и разделению на соответствующее специализированное применение относится линейка продукции Chartek (подразделение International концерна AkzoNobel [3]), существенным недостатком которых являются их высокая стоимость — 872,0 руб. (21,8 €) за 1 кг. Порядок цен на органические и эпоксидные краски отечественного производства существенно ниже и достигает 50-70 % от указанной стоимости.

Таким образом, актуальными являются исследования в области разработки эпоксидных композиций российского производства с высокими показателями по огнезащитной эффективности и стойкости к различным органическим и неорганическим растворителям, применение которых позволяет проводить огнезащитные работы в условиях низких температур, на конструкциях строящихся объектов и в условиях промышленных атмосфер на производственных предприятиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 53295-2009. Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности. — Введ. 01.01.2010г. — М.: Стандартинформ, 2009.

2. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22.07.2008 г. № 123-Ф3; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. — М. : ФГУ ВНИИПО, 2008. — 157 с. // Российская газета. — 2008. — № 163; Собр. законодательства РФ. — 2008.—№30.

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №8

45

3. Сайт компании холдинга "Акзо-Нобель" "International Protective Coatings". URL : http://www.akzo-nobel.com.

4. Сайт компании ОЗ-Инжиниринг. URL : http://o3-e.ru.

5. Сайт НПО "Ассоциация КрилаК". URL : http://www.krilak.ru/catalog/1/lider.php.

6. Сайт Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Госстандарта). URL : http://www.gost.ru.

Материал поступил в редакцию 29 июня 2012 г. Электронный адрес авторов: info@stopfire.ru.

Издательство « ПОЖНАУКА»

ВНИМАНИЕ! Распространяется БЕСПЛАТНО!

А. Я. Корольченко, 0. Н. Корольченко

СРЕДСТВА ОГНЕ- и БИОЗАЩИТЫ

Изд. 3-е, перераб. и доп. - 2010. - 250 с.

В третье издание внесены существенные изменения: включена глава, посвященная механизму огнебиозащиты древесины, расширена глава по анализу требований, содержащихся в нормативных документах по средствам огнезащиты, и их применению в практике строительства. Приведена информация ведущих производителей средств, предлагаемых на отечественном рынке для огнезащиты: древесины (пропитки, лаки и краски), несущих металлических конструкций (средства для конструктивной огнезащиты, огнезащитные штукатурки, вспучивающиеся покрытия), воздуховодов, кабелей и кабельных проходок, ковровых покрытий и тканей. Представлены также биозащитные составы для древесины.

Информация о средствах огне- и биозащиты вкючает данные о рекомендуемых областях их применения, эффективности, технологии нанесения, организациях-производителях.

Издание предназначено для работников проектных организаций, специалистов в области огне- и биозащиты и пожарной безопасности.

121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: mail@firepress.ru; www.firepress.ru

46

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №8