Автор: Будыкина Т.А., доктор технических наук, профессор кафедры пожарной безопасности ФГБВОУ ВО «Академия гражданской защиты МЧС России им. генерал-лейтенанта Д.И. Михайлика».
Аннотация: проведено тестирование свойств отечественного огнебиозащитного состава Pirilax-Classic методом синхронного термического анализа. Установлена высокая эффективность огнезащиты. Термодеструкция защищенной древесины начинается раньше при 113 оС, чем у необработанной древесины (226 оС), однако остаточное содержание древесины в 2,5 раза выше, чем у незащищенной древесины. Интенсивный экзоэффект с выделением 4 мкВ/мг тепла происходит у образцов при разной температуре: 555 оС и 420 оС (у необработанного и огнезащищенного образцов). Полное выгорание органических компонентов необработанной древесины происходит при температуре 605 оС и при остаточной массе 2,1 %, у обработанной огнезащитным составом древесины в этих же условиях сохраняется 50 % массы. Биозащитные свойства пропитки в данной работе не исследовались.
Древесина широко используется человеком в качестве конструкционных и отделочных материалов вследствие экологичности, эстетичности, гигиеничности, особых физико-химических свойств. Но, в то же время, высокая пожароопасность древесины вызывает необходимость в проведении огнезащитных мероприятий.
В настоящее время существует немало средств огнезащиты для древесины и материалов на ее основе [1]. Технология применения огнезащитных составов многообразна и включает автоклавную пропитку древесины, пропитку по способу «прогрев – холодная ванна», сквозную огнезащитe в поле центробежных сил, позволяющих ввести в древесину огнезащитные средства на глубину 10-20 мм [2]. Однако наибольшее распространение для защиты древесины, благодаря своей простоте и доступности, получил метод поверхностной пропитки (кистью, распылением, окунанием).
Согласно ГОСТ Р 53292-2009, составы пропиточные огнезащитные (огнебиозащитные) представляют собой растворы антипиренов (антипиренов и антисептиков) в органических и неорганических жидкостях, не образующих пленку, обеспечивающие образование поверхностного огнезащищенного слоя (поверхностная пропитка) или огнезащиту в объеме древесины (глубокая пропитка). Поверхностная пропитка огнебиозащитными составами применяется для снижения горючести и придания антисептических свойств.
Среди большого многообразия огнезащитных составов особое место занимают отечественные составы, которые, однако, недостаточно изучены.
Цель исследования: изучить огнезащитные свойства пропитки для древесины Pirilax-Classic.
Задачи исследования:
- изучение скорости потери массы древесины, обработанной и необработанной пропиткой для древесины Pirilax-Classic;
- определение температурных интервалов потери массы;
- изучение тепловых эффектов, происходящих в древесине при нагревании в течение времени эксперимента.
Характеристика объекта исследования.
Объектом исследования являлись образцы древесины, обработанные огнебиозащитной пропиткой Pirilax-Classic (образец 2) и необработанные рассматриваемым составом (образец 1).
Пропиточный состав Pirilax-Classic (ООО «Новейшие Огнезащитные Русские Технологии", г. Ижевск, Россия) является огнебиозащитным составом, предназначенным для поверхностной пропитки древесины и материалов на ее основе с целью снижения горючести и придания антисептических свойств. Согласно данным производителя [3], состав обеспечивает огнезащитную эффективность I, II группы, класс пожарной опасности материалов – КМ 1 (Г1, РП1, В1, Д2, Т2), класс пожарной опасности строительных конструкций К0(15). Биозащитные свойства обеспечивают защиту от поражения плесневыми и деревоокрашивающими грибами, жуком-древоточцем.
Расход необходимого количества состава для обеспечения придаваемых свойств следующий [3]:
- I группы огнезащитной эффективности – не менее 280 г/м2;
- II группы – не менее180 г/ м2;
- класса пожарной опасности КМ1 (Г1, РП1, В1, Д2, Т2) – не менее 400 г/м2;
- для антисептирования древесины – не менее100 г/ м2.
Для исследования огнезащитных свойств пропитки для древесины использовался метод синхронного термического анализа (СТА) (ГОСТ Р 55134-2012), включающий дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) и термогравиметрию (ТГ) с использованием термоанализатора STA 449 F3 Jupiter («NETZSCH»).
Характеристики условий эксперимента: режим измерений – ТГ/ДТГ/ДСК; скорость нагрева – 20 °С/мин; нагрев – до 1000 °С; атмосфера – воздух. Обработка результатов осуществлялась с помощью программного обеспечения NETZSCH Proteus Thermal Analysis.
Результаты исследований: на рисунках 1, 2 представлены термогравиметрические кривые образцов необработанной древесины (рисунок 1) и обработанной огнезащитной пропиткой (рисунок 2).
Рисунок 1 – Термогравиметрические кривые образца древесины, необработанной огнебиозащитной пропиткой (образец 1).
Рисунок 2 – Термогравиметрические кривые образца древесины, обработанного огнебиозащитной пропиткой Pirilax-Classic (образец 2).
Как видно из рисунков 1, 2, разница в поведении не- и обработанной древесины отчетлива, даже по видам полученных кривых.
При анализе кривых ТГ можно заключить, что древесина без обработки начинает процесс термической деструкции при 226 оС (10,6 мин эксперимента), а обработанная – уже при 113 оС (6,4 мин эксперимента). При этом остаточное содержание древесины одинаково – 95,8 %. Время достижения начала деструкции разное.
У образца 1 после температуры 226 оС начинается резкая убыль массы до 25,7 % при температуре 366 оС (17,1 мин эксперимента), таким образом, за приблизительно 7 минут огневого воздействия масса древесины уменьшается в 3,73 раз. С температуры 272 оС (13 мин эксперимента) фиксируется энергичный экзоэффект (ДСК-кривая) с количеством выделяющегося тепла от 1 мкВ/мг до 4 мкВ/мг при температуре 555 оС (26,8 мин эксперимента). После этого и до температуры 691 оС (33,7 мин эксперимента) выделение тепла стремительно убывает до величины 0,7 мкВ/мг. Это объясняется полным выгоранием органических компонентов древесины уже при температуре 605 оС и образовании остаточного количества золы в количестве 2,1%. По кривой ДТГ установлен пик убыли массы – 16,5 %/минуту при температуре 317 оС (14,5 мин эксперимента).
Нанесение на древесину огнебиозащитного состава Pirilax-Classic кардинально меняет все исходные данные. У образца 2 после температуры 113 оС убыль массы плавная до 65,3 % при температуре 267 оС (12,4 мин эксперимента). То есть, при незначительной температуре прекращается энергичная убыль массы, при этом остаточное содержание древесины в 2,5 раза выше, чем у образца 1 к указанному интервалу. Это позволяет заключить о способности огнебиозащитной пропитки «держать» прочностные характеристики древесины.
С температуры 208 оС (т.е. на 74 оС ниже) начинается интенсивный экзоэффект (ДСК-кривая) с количеством выделяющегося тепла от 0,4 мкВ/мг до 4 мкВ/мг при температуре 420 оС (19,9 мин эксперимента) и 5 мкВ/мг при температуре 626 оС (30,4 мин эксперимента). При достижении такой же температуры образец 1 практически полностью выгорел, а образец 2 имеет 50 % своей массы. Огнезащитные свойства пропитки налицо. После этого и до температуры 965 оС (47,4 мин эксперимента) выделение тепла еще фиксируется в количестве 2 мкВ/мг и к завершению эксперимента при температуре 955 оС остаточная масса вещества – 21,3 %. По кривой ДТГ пик убыли массы – 14,8 %/минуту при температуре 259 оС (12,1 мин эксперимента).
Таким образом, эксперимент показал высокие огнезащитные свойства древесины, обработанной огнебиозащитной пропиткой Pirilax-Classic, что позволяет рекомендовать ее для широкого использования. Биозащитные свойства пропитки в данной работе не исследовались.
Литература:
1. Огнестойкость деревянных конструкций с огнезащитными пропиточными составами. Арцыбашева О.В., Асеева Р.М., Полищук Е.Ю., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. // Технологии техносферной безопасности. 1 (77), 2018. DOI: 10.25257/TTS.2018.1.77.12-21.
2. Бороздин С.А., Гитцович Г.А., Ветров В.В., Морозов С.С. Эффективность огнезащитных составов при нанесении их на различные породы древесины. // Современные проблемы гражданской защиты. 3(36) / 2020, с. 70-76.
3. ООО "Новейшие Огнезащитные Русские Технологии": сайт / URL : https://www.nort-udm.ru/catalog/ognebiozashchita-drevesiny/pirilax-classic/ (дата обращения: 26.02.2023). – Режим доступа: для зарегистрир. пользователей. – Текст : электронный.
Будыкина, Т. А. Исследование огнебиозащитного состава «Pirilax-Classic» / Т. А. Будыкина // Актуальные проблемы обеспечения пожарной безопасности : Сборник трудов секции № 9 ХХXIII Международной научно-практической конференции, Химки, 01 марта 2023 года. – Химки: Академия гражданской защиты Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий имени генерал-лейтенанта Д.И. Михайлика, 2023. – С. 18-22. – EDN ELRIJC.