Антипирен для виробництва вогнезахисних композиційних матеріалів

Изобретение относится к средствам технологической огнезащиты пористых сырьевых компонентов и смесей (древесина, трава, листва, корни, стебли, мох, водоросли, хлопок, лен, целлюлоза, бумага, картон, ткани, текстиль, продукты и отходы их производства, обработки и переработки) водным раствором природного технического бишофита, используемого в качестве самостоятельного антипирена - пропиточной жидкости для сырьевой основы при производстве в разных отраслях техники огнезащищенных композитных материалов (плиты древесно-стружечные, древесно-волокнистые, из льнокостры, столярные фанера и плиты фанерные; шпон декоративный; пластики древесные, бумажные, текстильные; покрытия природных и искусственных материалов и т.п.). Производить огнезащиту материалов можно с помощью известных антипиренов, например, с помощью антипиренов для производства огнестойких полимеров и пластмасс (органофосфаты, органобромиды, органосиликаты и др.) как в самостоятельном виде, так и с добавками их негорючими неорганическими наполнителями (цемент, гипс, перлит, вермикулит, слюда, силикаты, глина, стекло- и минераловолокна и тд.)[1]. Недостатками применения известных антипиренов для пластмасс являются их дефицит, дороговизна, во многих случаях закупка импортных ингредиентов или сырья для производства антипиренов, отсутствие развитой промышленной базы по выпуску антипиренов в Украине и странах СНГ, использование ядовитых или пожаровзрывоопасных растворителей, токсичность и пожаровзрывоопасность отдельных участков производства по изготовлению материалов, огнезащищаемых известными антипиренами. Сочетание таких антипиренов и негорючими неорганическими наполнителями резко повышает объемную массу, делает огнезащищенные материалы тяжелыми и хрупкими. В основу изобретения была поставлена задача применения водного раствора природного технического бишофита в качестве самостоятельного антипирена сырьевых компонентов и смесей, который без существенного изменения состава и образования совокупности с другими веществами в результате пропитки и сушки обеспечивает высокий эффект. Водный раствор природного технического бишофита стало возможным использовать по новому назначению в качестве антипирена для производства огнезащищенных композитных материалов, благодаря выявленному новому свойству быть катализатором отверждения для связующих сырьевых компонентов и смесей (смол, клеев, красок, являющихся олигомерами), постепенно полимеризующихся в присутствии этого катализатора, ускоряющего взаимодействие олигомеров между собой или с отвердителями, не участвующего в образовании трехмерной сетки, но остающегося в отвержденном материале и влияющего на его свойства. Открытый в середине ХIХ-го столетия немецким ученым Бишофом минерал бишофит - шестивидный хлорид магния (МgСІ2×6Н2О) известен в технике как сырье: для производства металлического магния; для получения магнезиальных цементов, служащих основой для изготовления строительных материалов [1]; для предотвращения смерзания сыпучих материалов и антиобледенения [2]. В Украине минерал бишофит обнаружен в месторождении на границе Черниговской и Полтавской областей. Добывается методом подземного растворения водой. Вместе с превалирующим шестиводным хлоридом магния в водном растворе имеются примеси солей кальция, калия, натрия и микропримеси других элементов, в связи с чем раствор природного бишофита является техническим. Предназначенность бишофита украинского месторождения определена техническими условиями ТУ 11313-92-04-92 "Раствор природного бишофита технический" [3]: "Раствор может применяться в сельском хозяйстве как жидкое магнийсодержащее удобрение, как упрочняющая добавка к связующим веществам (цемент, гипс, известь и др.), при бурении скважин и других целей". Практическая реализация заявленной предназначенности водного раствора природного технического бишофита была осуществлена авторами на примере изготовления огнезащищенных древесностружечных плит (ДСтП). Объектом огнезащиты служила известная сырьевая основа ДСтП - смесь древесных стружек, щепы и опилок. В качестве огнезащитной пропиточной жидкости использовался водный раствор природного технического бишофита Ичнянского месторождения Черниговской области, соответствующий ТУ 113-13-9204-92 [3]. Сырьевая смесь после пропитки высушивалась от влаги на известном сушильном оборудовании, осмолялась известным клеевым связующим для ДСтП и подвергалась прессованию на известном технологическом оборудовании для производства стандартных ДСтП (ГОСТ 10682-89). Из полученных огнезащищенных ДСтП толщиной 16 мм вырезались образцы стандартных размеров 150x60мм для огневых испытаний по стандартной методике определения горючести твердых неметаллических материалов. Результаты огневых испытаний образцов ДСтП, сырьевая основа которых огнезащищена водным раствором украинского природного технического бишофита, приведены ниже в табл.1 в сравнении с результатами аналогичных огневых испытаний образцов ДСтП, огнезащищенных антипиренами других типов, применяемыми в производстве ДСтП в России (ВНИИДрев) и в Украине (УкрНИИМОД). Показатели табл.1 характеризуют раствор украинского природного технического бишофита как весьма эффективный антипирен для сырьевых компонентов, позволяющий обеспечивать высокий уровень огнезащиты производимых из пропитанного бишофитом и высушенного сырья древесно-стружечных плит. Другим примером объекта огнезащиты послужили известные в судостроении композитные материалы гидрозащитные покрытия, образуемые на плитах теплоизоляции. Такие композитные материалы, к которым по действующим правилам постройки судов предъявляются повышенные требования пожаробезопасности, изготавливаются известным, стандартизованным в отрасли (РД5.3051-83) способом послойного нанесения клеевых шпатлевок (целалитовой - на основе латекса и казеина; ПВА-П - на основе поливинилацетатного клея и др., простой хлопчатобумажной ткани (миткаль, сорочка паковочная и др.) и краски (пентафталевой, кремнийорганической и др.) с естественной или искусственной сушкой, но без прессования с нагревом. В качестве антипирена как сырьевой основы, так и сырьевых смесей образуемого огнестойкого гидрозащитного покрытия использовали водный раствор природного технического бишофита. Ткань пропитывалась бишофитом диффузионным способом путем вымачивания в ванне с последующим отжимом. Смесь шпатлевки "Целалит-3" с бишофитом и смесь шпатлевки с эмалью ПФ-218 образовывалась перемешиванием вручную перед нанесением слоев. Композитное гидрозащитнов покрытие толщиной до 2,5 мм на плитах теплоизоляции изготовлялось известным способом вручную. Шпателем наносилась смесь известной шпатлевки "Целалит-3", перемешанной с бишофитом. На такой слой шпатлевки накладывался слой пропитанной бишофитом и отжатой ткани "миткаль", после чего нанесенные слои покрытия сушились естественным образом. Наконец, на пропитанную, приклеенную шпатлевкой и высушенную ткань наносились известным способом вручную кистью по известной схеме 3 слоя эмали ПФ-218 с бишофитом и подсушкой каждого из слоев эмали по возможности нанесения последующего слоя. В итоге на плите теплоизоляции образовывался постепенно затвердевший композитный материал - огнестойкое гидрозащитное покрытие. Из полученного и срезанного с изоляционной плиты покрытия вырезались образцы стандартного размера 150x60 мм для кондиционирования их перед огневыми испытаниями и экспериментального определения группы горючести изготовленного композитного материала по стандартной методике. Результаты огневых испытаний образцов огнестойкого гидрозащитного покрытия, в сырьевые смеси и компоненты которого в качестве антипирена был введен водный раствор природного технического бишофита, приведены ниже в табл.2 в сравнении с результатами аналогичных огневых испытаний горючести образцов гидрозащитного покрытия из тех же сырьевых компонентов и смесей, но без бишофита.