CC BY
22Бирюков В. Г., Мишков С. Н., Соболев А. В.
огнезащищённые клеёные материалы
НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНы
Для оценки пожароопасных свойств образцов фанеры использован комплекс стандартных пожарно-технических методов для строительных материалов. Сделан вывод о необходимости равномерного распределения антипирена по толщине древесного материала для снижения пожаро-опасности; показана значимость присутствия антипирена не только в наружных слоях фанеры, но и в её внутреннем слое. Представлены клеёные слоистые материалы с высокими пожарно-техническими характеристиками. Марки трудногорючей фанеры внедрены в производство.
Ключевые слова: древесина, фанера, горючесть, пожарная опасность, огнезащита, антипирен.
Горючесть природных и синтетических полимерных материалов обычно снижают на стадии изготовления полимеров путем введения в их состав веществ, являющихся эффективными ингибиторами горения. Эти вещества вызывают изменение в поведении защищаемого материала. В частности, при высокотемпературном нагреве направление разложения полимера смещается в сторону образования негорючих и трудногорючих газов, жидкостей и твердого остатка. В результате процесс горения хотя и не устраняется полностью, но существенно замедляется вплоть до того, что материал не поддерживает самостоятельного горения, то есть при удалении источника пламени горение материала прекращается [1].
Проблема огнезащиты массивной древесины заключается в трудности её пропитки, обусловленной анизотропией древесины и толщиной сортиментов. На практике это выражается в неравномерности распределения антипирена по сечению образца материала. Чем толще пропитываемый сортимент, тем выше неравномерность пропитки. В поверх-
ностной зоне древесного материала содержание антипирена всегда значительно больше, чем во внутренних зонах, в которых антипирен может даже и вовсе отсутствовать.
У клеёных слоистых древесных материалов, таких как фанера, имеется реальная возможность разрешить проблему неравномерности пропитки. Слои древесного материала, например, лущёный шпон, обычно изготавливаются малой толщины, и поэтому их можно достаточно легко и равномерно пропитать антипиреном до склеивания. После же склеивания получается материал с равномерной защитой по всему объёму.
Важность такой равномерной защиты подтверждается сравнительными испытаниями фанеры с различным распределением антипирена по толщине [2]. Некоторые результаты этих испытаний приведены в таблице 1.
Эффект значительного снижения пожароопасных свойств древесных материалов наблюдался при разработке технологии древесностружечных плит путём введения различных замедлителей горения одновременно в наружные и внутренний слои плиты [3].
Фанеру испытывали на приборе ОТМ (ГОСТ 12.1.044-89 [4] п. 4.3), предназначенном для определения группы горючести материалов. При проведении испытаний образцы подвергали огневому воздействию в течение 5 минут. При этом фиксировалось максимальное приращение температуры А/"тах, определялась потеря массы, дополнительно фиксировалась продолжительность самостоятельного горения пламенем (тсам).
Из таблицы 1 видно, что с ростом неравномерности распределения антипирена
Таблица 1
результаты испытаний огнезащищённой фанеры с различным распределением антипирена по толщине
№ варианта Распределение антипирена по толщине Максимальное приращение температуры, Ашах, °С Продолжительность самостоятельного горения пламенем, т , С сам ' Потеря массы, /о
1 Равномерное 49 0 37
2 Во внутренних слоях антипирена меньше, чем в наружных 140 15 45,4
3 Во внутренних слоях антипирена нет, в наружных слоях - максимальное количество антипирена 240 125 48,9
Примечание. Для всех вариантов суммарное содержание антипирена в образцах одинаково.
по толщине огнезащитные характеристики фанеры явно ухудшаются. Максимальное приращение температуры резко возрастает, и в результате фанера, будучи трудногорючим материалом при равно-
мерном распределении антипирена, переходит в разряд горючих материалов при неравномерном распределении.
Очень показательным является также поведение образцов после прекращения
Показатель Фанера общего назначения Фанера трудногорючая Фанера трудногорючая вибропоглощающая
1. Группа горючести (ГОСТ 12.1.044-89) Материал горючий Материал трудногорючий Материал трудногорючий
2. Индекс распространения пламени (ГОСТ 12.1.044-89) Материал, быстро распространяющий пламя Материал, медленно распространяющий пламя Материал, медленно распространяющий пламя
3. Группа горючести (ГОСТ 30244-94) Г4 Сильногорючие Г1 Слабогорючие Г1 Слабогорючие
4. Группа воспламеняемости (ГОСТ 30402-96) ВЗ Легковоспламеняемые В1 Трудновоспламеняемые В1 Трудновоспламеняемые
5. Группа дымообразующей способности (ГОСТ 12.1.044-89) ДЗ С высокой дымообразующей способностью Д2 С умеренной дымообразующей способностью Д2 С умеренной дымообразующей способностью
6. Группа токсичности продуктов горения (ГОСТ 12.1.044-89) ТЗ Высокоопасные Т2 Умеренно-опасные Т2 Умеренно-опасные
Таблица 2
характеристики огнезащищённой и обычной фанеры
воздействия на них пламени газовой горелки. Фанера с равномерным распределением антипирена не горит после выключения горелки. Самостоятельное горение появляется, и продолжительность его увеличивается с ростом неравномерности распределения антипирена.
Таким образом, показано, что равномерная защита важна, и, соблюдая принцип равномерности распределения антипирена по объему защищаемого материала, можно добиться наиболее высоких результатов по огнезащите.
В соответствии с этим принципом были созданы клеёные слоистые материалы с высокими пожарно-техническими характеристиками: фанера трудногорючая марок ФСФ-Т, ФСФ-ТВ, ФСФ-ТМ, а также фанера трудногорючая вибро-поглощающая марок ФВ-Т и ФВ-ТП. Оценка пожароопасных свойств различных типов фанеры проводилась согласно методам [4-6]. Показатели, характеризующие огнезащищённость названных материалов, приведены в таблице 2. Для сравнения в неё включены показатели обычной березовой фанеры, выпускаемой по ГОСТ 3916.1-96 [7].
Как видно, обычная фанера (фанера общего назначения) относится к материалам с очень высокой пожарной опасностью, входя в самые пожароопасные группы почти по всем показателям (только по токсичности продуктов горения есть группа с более высокой токсичностью - Т4).
У огнезащищённой фанеры, как видно из таблицы 2, картина принципиально иная. По трем показателям она входит в наименее пожароопасные группы, по другим трем показателям стоит всего на одну ступень ниже таких групп. Такие высокие пожарно-технические характеристики удаётся обеспечить благодаря равномерному распределению антипирена в древесном материале.
На все вышеуказанные марки трудногорючей фанеры имеется техническая документация, по которой эта фанера выпускается на фанерном заводе «Власть труда» в г. Нижний Ломов (Пензенская область, Россия). Толщина фанеры при производстве составляет от 4 до 30 мм со стандартными размерами плит 1525x1525 мм. При необходимости может изготавливаться фанера больших размеров путём сращивания листов стандартного формата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Асеева Р. М, Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение древесины и её пожароопасные свойства. Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2010.
2. Злобнов П. В., Романов Н. М, Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Исследование влияния некоторых замедлителей горения на горючесть древесностружечных плит // Вестник Академии ГПС МЧС России. - 2004. - № 2. - С. 20-27.
3. Бирюков В. Г., Мишков С. Н, Соболев А. В. О выборе метода огнезащиты клеёных материалов на основе лущёного шпона // Пожарное дело. -2010. - № 1. - С. 38-39.
4. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопас-ность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
5. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.
6. ГОСТ 30402-96. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость.
7. ГОСТ 3916.1-96. Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия.
8. Балакин М. И., Бирюков В. Г., Мишков С. Н. Применение огнезащитных покрытий для снижения пожарной опасности фанеры [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - 2014. - Вып. 2 (54). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb
9. Бирюков В. Г., Мишков С. Н., Соболев А. В. Выбор метода огнезащиты клееных материалов на основе древесного шпона [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - 2014. - Вып. 1 (53). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb
Birukov V, Mishkov S., Sobolev A. FIRE-PROOF ADHESIVE-BONDED WOOD-BASED MATERIALS
Purpose. The article is devoted to the study of the fire hazard of fire-proof adhesive-bonded wood-based materials - different plywood types (plywood of common application, fire-resistant plywood, fire-resistant vibration absorbing plywood).
Methods. A set of standard fire-engineering methods for construction materials is used in the research: for evaluating combustibility, flammability, flame spread through the material surface, smoke-forming ability and combustion product toxicity. A comparative analysis of different plywood types is carried out.
Findings. According to the results of the study the manufacturing of fire-resistant plywood technique is obtained. A significant effect of the antipyren distribution uniformity through the wood material thickness on its fire hazard reducing effectiveness is demonstrated. The importance of the antipyren presence not only in the outer layers, but also in its inner layers is confirmed. The research of various plywood types flammable properties show that the developed technology for adhesive-bonded antipyren wood-based composites allow to reduce significantly material fire hazard in all respects.
Research application field. The obtained results were introduced at the plywood plant "Labor Power" in the town of Nizhny Lomov (Penza region, Russia) for fire-fighting plywood manufacturing. The results of the research can be applied to develop manufacture technology of other adhesive-bonded laminose wood-based materials and materials made of crushed wood with antipyren. The results of the research can be applied in construction, woodwork and transport.
Conclusions. The findings reveal a significant effect of the antipyren distribution uniformity through the wood material thickness on its flammable properties. The importance of the antipyren presence is shown not only in the outer plywood layers, but also in its inner layer. The developed antipyren plywood manufacture technology makes it possible to reduce fire hazard in all respects.
Key words: wood, plywood, flammability, fire hazard, fire resistant, antipyren.
REFERENCES
1. Aseeva R.M., Serkov B.B., Sivenkov A.B. Gorenie drevesiny i ee pozharoopasnye svojstva [Burning of Wood and it is Fire Behavior]. Moscow, Akademiia GPS MChS Rossii Publ., 2010. 262 p.
2. Zlobnov P.V., Romanov N.M., Serkov B.B., Sivenkov A.B. Investigation of the effect of some inhibitors on flammability chipboard. Vestnik Akademii GPS MChS Rossii [Bulletin of State Fire Academy of EMERCOM of Russia], 2004, no. 2, pp. 20-27. (in Russ.).
3. Birukov V.G., Mishkov S.N., Sobolev A.V. About selecting a method of fire resistance of glued materials on the basis of peeled veneer. Pozharnoe delo, 2010, no. 1, pp. 38-39. (in Russ.).
4. GOST 12.1.044-89. Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indices and methods for their determination. Moscow, 1989. (in Russ.).
5. GOST 30244-94. Building materials. Methods of test for flammability. Moscow, 1994. (in Russ.).
6. GOST 30402-96. Building materials. Test method for flammability. Moscow, 1996. (in Russ.).
7. GOST 3916.1-96. General purpose plywood with outer layers of hardwood veneer. Technical conditions. Moscow, 1996. (in Russ.).
8. Balakin M.I., Birukov V.G., Mishkov S.N. The use of flame retardants to reduce fire danger plywood. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: Internet-zhurnal, 2014, no. 2 (54), available at: http://ipb.mos.ru/ttb (accessed December 19, 2014). (in Russ.).
9. Birukov V.G., Mishkov S.N., Sobolev A.V. The choice of method of fire resistance of glued laminated materials based on wood veneer. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: Internet-zhurnal, 2014, no. 1 (47), available at: http://ipb.mos.ru/ttb (accessed December 19, 2014). (in Russ.).
VlTALY BiRUKOV SERGEi MlSHKOV Andrei Sobolev
Doctor of Technical Sciences, Professor Moscow State Forest University, Moscow, Russia
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Moscow State Forest University, Moscow, Russia
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Moscow State Forest University, Moscow, Russia
