CC BY
34
ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 5'2004
УДК 614.841:620.197
НОВЫЙ ПОДХОД К ОГНЕБИОЗАЩИТЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
В. П. Бут, В. М. Жартовский, Ю. В. Цапко, О. Г. Барило
УкрНИИПБ МЧС Украины
На сегодняшний день наиболее распространенными материалами для отделки помещений традиционно остаются ткани, бумага (например, обои), а также изделия из древесины, но в связи с повышенной горючестью эти материалы относятся к пожароопасным материалам. В результате обработки средствами огнезащиты исключается возможность загорания целлюлозных материалов от малокалорийных источников загорания. Такая обработка позволяет ограничить распространение пламени, снижает дымообразующую способность, тепловыделение.
Использование в быту, а также в промышленности трудногорючих и трудновоспламеняющихся материалов является одним из основных направлений профилактики возникновения пожаров. В связи с этим в Украине принят нормативный документ [1], который распространяется на древесину, применяемую в строительстве, и устанавливает, что древесина должна обрабатываться средствами огнезащиты, которые обеспечивают I группу огнезащитной эффективности согласно ГОСТ [2]. Огнезащита текстильных материалов должна осуществляться в соответствии с требованиями ДСТУ [3].
К сожалению нормативных документов, описывающих методы и средства огнебиозащиты бумаги, в Украине нет. В связи с этим некоторые предприятия, которые разрабатывают нормативные документы на бумажную упаковку для твердых горючих материалов (например, нефтебитума), пытаются избежать огнебиозащитной обработки, что может привести к возгоранию горючих материалов и дальнейшему распространению пожара.
Для комплексной защиты целлюлозных материалов от загорания и биологического разрушения имеется небольшое количество препаратов, в частности смеси сульфата аммония, диаммонийфосфа-та и фтористого натрия (огнезащитная композиция МС), ортобората натрия и борной кислоты (огнезащитная композиция ББ) или карбоната натрия и борной кислоты (огнезащитная композиция БС), которые обеспечивают лишь II группу огнезащитной эффективности согласно [2]. Кроме того, композиция МС содержит в рецептуре препарата высокоопасное вещество (фтористый натрий), умень-
шая перспективу его использования для огнезащиты изделий из целлюлозных материалов.
Следует также указать еще на один существенный недостаток указанных огнезащитных композиций. Он заключается в том, что при поверхностной пропитке антипирены огнезащитных средств через небольшой промежуток времени мигрируют из древесины вместе с влагой к поверхности, образуя аэрогели, и высыпаются из нее под действием окружающей атмосферы в виде аэрозолей, что является основной причиной ослабления огнезащитных свойств. Поэтому такие композиции не могут удовлетворить возросшие требования к огнезащите.
Актуальным сегодня является поиск новых решений задач огнебиозащиты, поэтому нами предлагается новый подход к огнебиозащите изделий из целлюлозы.
На сегодняшний день появились эффективные пропиточные композиции (смеси) для древесины, в частности композиция из антипирена (фосфаты и сульфаты аммония) и антисептика полимерного происхождения (полигексаметиленгуанидинфосфат ("Гембар")) — ДСА-1, обеспечивающая I группу огнезащитной эффективности согласно [2]. В случае применения ДСА-1 после испарения влаги из древесины образуется полимерная пленка, которая препятствует выходу антипирена из древесины на поверхность, при этом происходит изменение механизма его высаливания. Движение водного раствора антипиренав капиллярах древесины меняется на диффузионное проникновение воды через полимерную пленку, которая приводит к уменьшению скорости высаливания. Кроме того, в отличие от обычных пропиточных средств типа МС, ББ-11, БС-13 полимерная пленка предотвращает свободный доступ кислорода воздуха при повышении температуры, меняя механизм пиролиза целлюлозы на термодеструкцию и замедляя процесс горения.
Образцы древесины, обработанные огнезащитной композицией ДСА-1 (0,2 кг/м2 антисептика "Гембар"), сохраняли два года, композицией ДСА-2 (0,4 кг/м2 антисептика "Гембар") — три года, после этого были проведены испытания по определению эффективности огнезащиты. Результаты показали, что образцы древесины не утратили своих огнеза-
КОНФЕРЕНЦИЯ "ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ"
Качественный и количественный составы газообразных продуктов термической деструкции древесины
Содержание компонентов в продуктах деструкции, % об., древесины сосны
Компонент необработанной обработанной огнезащитным средством МС обработанной огнезащитной композицией ДСА-1
СО 39,08 15,9 12,84
СО2 51,93 - -
СН4 6,05 0,58 Следы
С2Н6+С2Н4 0,45 - -
С3Н8 0,19 - -
С3Н6 0,32 - -
Н2 0,73 0,44 0,11
О2 0,26 - -
N2 0,99 83,27 85,01
щитных свойств и принадлежат к I группе огнезащитной эффективности [4].
Поскольку эффективность антипиренов для целлюлозных материалов определяется уровнем их огнезащитной способности и обуславливается прежде всего разложением антипиренов под действием температуры с поглощением тепла и выделением негорючих газов, торможением процесса окисления в газовой и конденсованной фазах, атак-же изменением направления реакций в предпла-менной области в сторону образования сажеобраз-ных продуктов на поверхности целлюлозных материалов, то одним из методов, дающим возможность определения эффективности пропиточных составов для целлюлозных материалов, был выбран газо-хроматографический анализ. Были проведены исследования газообразных продуктов термической деструкции огнезащищенной древесины. В первом случае древесина была пропитана огнезащитным средством МС (20% диаммонийфосфата, 5% суль-
фата аммония), во втором — композицией ДСА-1 согласно [5]. Результаты газохроматографического анализа полученных горючих газовых смесей показано в таблице.
Как видно из таблицы, во время пиролиза древесины, обработанной огнезащитными составами МС и ДСА-1, смеси газообразных продуктов различаются по количеству горючих газов и содержанию азота. После обработки древесины ДСА-1 в продуктах пиролиза уменьшается количество оксида углерода, в четыре раза сокращается содержание водорода, отсутствует метан, но увеличивается количество азота. Уменьшение содержания оксида углерода в продуктах пиролиза огнезащищенной древесины ДСА-1 говорит о уменьшении токсичности древесины, что было подтверждено специальными исследованиями по токсичности.
В УкрНИИПБ МЧС Украины в настоящее время разрабатываются экспресс-методики определения длительности сохранения эффективности огнебио-защиты древесины. Суть экспресс-метода испытаний заключается в моделировании процессов диффузии огнезащитных пропиточных средств искусственным путем и определении изменения оценочных показателей до и после "ускоренной диффузии антипирена из целлюлозного материала". После испытаний проводят оценку величины изменения огнезащитных свойств.
Таким образом, пропиточные огнезащитные составы для древесины ДСА-1 и ДСА-2 благодаря использованию нового подхода к огнебиозащите, заключающегося в соединении солевых антипиренов с полимерным антисептиком, являются эффективными огнезащитными композициями, что подтверждается натурными испытаниями и применением на практике. В настоящее время в УкрНИИПБ МЧС Украины завершаются исследования по использованию указанного подхода для огнезащиты ткани и бумаги.
ЛИТЕРАТУРА
1. ДБН В.1.1-7-2002. Пожарная безопасность объектов строительства. — Киев: Госстрой Украины, 2003.
2. ГОСТ 16363-98. Межгосударственный стандарт. Средства огнезащитные для древесины. Методы определения огнезащитных свойств. — Киев: Изд-во стандартов, 2000.
3. ДСТУ 4155. Матер1апи текстильнг Метод випробування на займистють. — Киев: Держспожив-стандарт Украши, 2003.
4. ГОСТ 30219-95. Межгосударственный стандарт. Древесина огнезащищенная. Общие технические требования. Методы испытаний. Транспортирование и хранение. — Киев: Госстан-дартУкраины, 1997.
5. ТУ У 24.6-32528450-001-2003. СумЫ просочувальн для поверхневоТ вогнебюзахисноТ об-робки деревини.
