Вогнезахисна фарба для деревини

Реферат: Вогнезахисна фарба для деревини містить меламінову сіль дифосфату пентаеритриту, діоксид титану, етиленгліколь, гліцерин, целюлозний загусник, акрилову дисперсію та воду. UA 73096 U (54) ВОГНЕЗАХИСНА ФАРБА ДЛЯ ДЕРЕВИНИ UA 73096 U UA 73096 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до будівельних лакофарбових матеріалів, конкретно - до засобів для вогнезахисту деревини, які використовуються, щоб забезпечити І групу вогнезахисної ефективності дерев'яних конструкцій за ГОСТ 16363-98. Вогнезахисна фарба для деревини застосовується для вогнезахисту деревини, пиломатеріалів та цілісних дерев'яних будівельних конструкцій й виробів із деревини. Вогнезахисна фарба для деревини представляє собою концентровану полімерну композицію, що містить дисперсію співполімеру, антипіренові та реологічні компоненти. Відома вогнезахисна фарба для деревини [1], що як антипірен містить інтумесцентну систему (мас. %): поліфосфат амонію 20,0-25,0, пентаеритрит 8,0-15,0 та меламін 10,0-15,0, а також має у своєму складі (мас. %): непластифіковану полімерну дисперсію акрилового співполімеру з вінілверсататом - 18,0-22,0, дисперсію низькомолекулярного акрилового полімеру 0,1-0,5, натрійкарбоксиметилцелюлозу 0,2-0,4, похідні ізотіазолону 0,1-0,3, діоксид титану 4,0-8,0, силіконовий піногасник 0,5-1,0, 2,2,4-триметил-1,3-пентадіолмоноізо-бутират 0,20,5, бутилцелозольв 0,3-0,8, хлорпарафін чи трикрезилфосфат 2,0-5,0. Істотним недоліком відомої фарби є наявність у складі хлоровмісних сполук та трикрезилфосфату, що належать до речовин шкідливих для здоров'я людини. Найбільш близькою до фарби, що заявляється, по технічній суті та досягнутому результату є композиція [2], яка складається (мас. %): з акрилової дисперсії 11,5-33,5, інтумесцентної системи (пентаеритрит 1,2-22,1, меламін 1,4-24,0, поліфосфат амонію 13,5-34,1), діоксиду титану 0,2-5,0, етиленгліколю 0,2-10,0, гліцерину 0,1-3,0, ефіру целюлози 0,1-5,0. Ця композиція забезпечує І групу вогнезахисної ефективності дерев'яних конструкцій за НПБ 251-98. Основним недоліком відомого найближчого аналога [2] є низька водостійкість покриття, що призводить до вимивання компонентів антипірену та передчасної втрати вогнезахисної ефективності в процесі експлуатації. Відомо [3], що інтумесцентні покриття на основі поліфосфата амонію, пентаеритриту та меламіну, які наносяться на деревину без захисного шару, навіть при відносній вологості повітря до 80 %, значно втрачають свої вогнезахисні властивості. В основу корисної моделі поставлена задача одержання вогнезахисної фарби для деревини з покращеними параметрами водостійкості. Поставлена задача вирішується тим, що за рахунок заміни у вогнезахисній фарбі для деревини інтумесцентної системи поліфосфат амонію/пентаеритрит/меламін на меламінову сіль дифосфату пентаеритриту (формули І), яка є водонерозчинною інтумесцентною сполукою. H2N O N O CH2 +NH - OP 3 N N CH2 C O CH2 CH2 40 45 N O PO-H O + 3N N N NH2 H2N 35 NH2 O Заявлена вогнезахисна фарба для деревини містить компоненти при наступному співвідношенні, мас. %: меламінова сіль дифосфату пентаеритриту 25,0 - 34,0 діоксид титану 3,0 - 6,0 етиленгліколь 1,0 - 10,0 гліцерин 2,0 - 5,0 целюлозний загусник 0,5 - 5,0 акрилова дисперсія 20,0 - 30,0 вода 25,0 - 31,0. В корисній моделі для виготовлення вогнезахисної фарби використовуються наступні хімічні речовини. Як акрилова дисперсія може бути використана будь-яка дисперсія акрилового співполімеру з вінілверсататом, наприклад, дисперсія Mowilith DM 2452 (Celanese Emulsions, Німеччина), дисперсія Finndisp RSD 20 (Forcit, Фінляндія). Як поліфосфат амонію використовується Exolit АР 422 (Clariant, Німеччина) або модифікований поліфосфат амонію FR Cros 484 (Budenheim Iberica. S. M., Іспанія) з формулою (NH4РО3)n n>1000. Для приготування вогнезахисної фарби застосовували пентаеритрит Charmor РМ 40 (Perstorp, Німеччина), меламін (Shandong Luhua Tiancheng Trading Co., Ltd., Китай), етиленгліколь (ГОСТ 19710-83, виробництва РФ) та гліцерин (ГОСТ 6824-96, виробництва РФ). 1 UA 73096 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Як целюлозний загусник були використані ефіри целюлози Bermocoll FQ (Akzo Nobel, Швеція). Меламінову сіль дифосфату пентаеритриту ф. І отримували згідно зі способом [4]· Вогнезахисну фарбу готують шляхом перемішування до однорідності усіх компонентів композиції за виключенням акрилової дисперсії у високошвидкісному змішувачі при температурі 20-35 °C впродовж 20-25 хв. Акрилову дисперсію завантажують у одержану суміш та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Меламінова сіль дифосфату пентаеритриту є інтумесцентним антипіреном, який має виражену вогнезахисну дію. В умовах підвищених температур сполука реагує з співполімером акрилової дисперсії з утворенням негорючого коксового каркасу, а також розщеплюється на негорючі гази - аміак, азот, вуглекислий газ, воду та на фосфорну кислоту, які є ефективними інгібіторами горіння. Наявність у фарбі, що заявляється, меламінової солі дифосфату пентаеритриту надає покриттю підвищені водостійкі властивості, на відміну від покриття, яке містить суміш антипіренів поліфосфат амонію/пентаеритрит/меламін [2]. В останньому випадку при експлуатації вогнезахисного покриття, навіть у закритих приміщеннях, відбувається вимивання вологою повітря компонентів інтумесцентної системи, що призводить до суттєвого зниження, а з часом, і до втрати вогнезахисної функції матеріалу. Заявлена вогнезахисна фарба для деревини має підвищену водостійкість та забезпечує І групу вогнезахисної ефективності деревини за ГОСТ 16363-98, що у зрівнянні з засобомпрототипом [2] розширює сферу її застосування для вогнезахисту дерев'яних будівельних конструкцій, які експлуатуються під навісом, а також у приміщеннях, де коливання температури та вологості повітря не суттєво відрізняються від коливань у атмосферних умовах (категорія розміщення У2 за ГОСТ 9.104-74 і ГОСТ 9.032-74). Процес виготовлення вогнезахисної фарби є високотехнологічним та безвідходним, простим у технологічному оформленні та не потребує складного спеціального обладнання. Вогнезахисну фарбу одержують наступним чином. Приклад 1 У реактор, забезпечений мішалкою з швидкісним фрезерним якорем, поміщають 340 г меламінової солі дифосфату пентаеритриту, 60 г діоксиду титану, 70 г етиленгліколю, 50 г гліцерину, 5 г целюлозного загусника та 275 г води. Суміш перемішують 20-25 хв. до одержання однорідної гомогенізованої пасти. Потім у одержану суміш завантажують 200 г акрилової дисперсії та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Приклад 2 У реактор, забезпечений мішалкою з швидкісним фрезерним якорем, поміщають 320 г меламінової солі дифосфату пентаеритриту, 30 г діоксиду титану, 100 г етиленгліколю, 20 г гліцерину, 30 г целюлозного загусника та 250 г води. Суміш перемішують 20-25 хв. до одержання однорідної гомогенізованої пасти. Потім у одержану суміш завантажують 250 г акрилової дисперсії та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Приклад 3 У реактор, забезпечений мішалкою з швидкісним фрезерним якорем, поміщають 250 г меламінової солі дифосфату пентаеритриту, 60 г діоксиду титану, 10 г етиленгліколю, 20 г гліцерину, 50 г целюлозного загусника та 310 г води. Суміш перемішують 20-25 хв. до одержання однорідної гомогенізованої пасти. Потім у одержану суміш завантажують 300 г акрилової дисперсії та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Приклад 4 У реактор, забезпечений мішалкою з швидкісним фрезерним якорем, поміщають 200 г меламінової солі дифосфату пентаеритриту, 70 г діоксиду титану, 110 г етиленгліколю, 10 г гліцерину, 0,5 г целюлозного загусника та 289,5 г води. Суміш перемішують 20-25 хв. до одержання однорідної гомогенізованої пасти. Потім у одержану суміш завантажують 320 г акрилової дисперсії та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Приклад 5 У реактор, забезпечений мішалкою з швидкісним фрезерним якорем, поміщають 400 г меламінової солі дифосфату пентаеритриту, 20 г діоксиду титану, 5 г етиленгліколю, 70 г гліцерину, 60 г целюлозного загусника, та 265 г води. Суміш перемішують 20-25 хв. до одержання однорідної гомогенізованої пасти. Потім у одержану суміш завантажують 180 г 2 UA 73096 U 5 10 15 20 акрилової дисперсії та перемішують протягом 30 хв. на мішалці зі швидкістю обертів не більше 250 об/хв. Приклади складу вогнезахисної фарби наведено у табл. 1. Вогнезахисну фарбу наносять на поверхню деревини щітками чи апаратами механічного розпилення для водорозчинних фарбових сумішей. Для забезпечення І групи вогнезахисної 2 ефективності деревини за ГОСТ 16363-98 достатньо кількості 300 г/м вогнезахисної фарби. Водостійкість вогнезахисної фарби перевіряли шляхом визначення об'ємного коефіцієнта спучення фарби за методикою [5] та перевірки групи вогнезахисної ефективності деревини за ГОСТ 16363-98 після витримки нафарбованих зразків деревини у кліматичній камері з відносною вологістю 90 % протягом двох місяців (табл. 2). З даних табл. 2 походить, що заміна у складі вогнезахисної фарби для деревини інтумесцентної системи поліфосфат амонію/пентаеритрит/меламін на меламінову сіль дифосфату пентаеритриту призводить до зберігання вогнезахисної ефективності фарби після експлуатації у вологих умовах, про що свідчить незмінність коефіцієнта спучення та групи вогнезахисної ефективності. В свою чергу склад-прототип (табл. 2) після витримки у кліматичній камері значно втрачає вогнезахисну ефективність: втрата маси зразку деревини за ГОСТ 16363-98 складає 18,3 %, що не відповідає І групі вогнезахисної ефективності дерев'яних конструкцій за ГОСТ 16363-98. Оптимальними за параметрами, що випробовуються, є співвідношення компонентів за прикладами (1-3), зниження вмісту меламінової солі дифосфату пентаеритриту призводить до зменшення вогнезахисної функції покриття (приклад 4), а збільшення вмісту меламінової солі дифосфату пентаеритриту зумовлює зниження водостійких властивостей фарби (приклад 5). Таблиця 1 Приклади складу вогнезахисної фарби для деревини Вміст компонентів за прикладами, мас, % Прототип [2] 1 2 3 4 Компоненти Меламінова сіль дифосфату пентаеритриту Діоксид титану Поліфосфат амонію Пентаеритрит Меламін Етиленгліколь Гліцерин Целюлозний загусник Акрилова дисперсія Вода 5 34,0 32,0 25,0 20,0 40,0 0,2-5,0 13,5-34,1 1,2-22,1 1,4-24,0 0,2-10 2-5 0,1-5,0 11,5-33,5 решта 6,0 7,0 5,0 0,5 20,0 27,5 3,0 10,0 2,0 3,0 25,0 25,0 6,0 1,0 2,0 5,0 30,0 31,0 7,0 11,0 1,0 0,05 32,0 28,95 2,0 0,5 7,0 6,0 18,0 26,5 Таблиця 2 Вогнезахисна ефективність вогнезахисної фарби № Показник 1. 2. Коефіцієнт спучування, г/см , [5] 1) 3 Коефіцієнт спучування г/см , [5] Втрата маси зразку деревини за ГОСТ 16363-98, % Втрата маси зразку деревини за 1) ГОСТ 16363-98 , % 3. 4. 3 1 45 48 2 40 39 3 38 42 Приклади 4 22 18 5 45 22 Прототип [2] 44 13 3,2 4,1 6,0 10,4 4,8 5,4 5,7 4,2 5,5 12,8 11,3 18,3 1) Параметри, що були визначені після витримки зразків у кліматичній камері протягом 2 місяців при відносній вологості повітря 90 %. 25 Таким чином, запропонована вогнезахисна фарба може використовуватися як водостійкий матеріал для вогнезахисту дерев'яних будівельних конструкцій в умовах експлуатації У2. 3 UA 73096 U 5 10 15 Джерела інформації: 7 1. Пат. 2225423 Российская Федерация МПК C09D 5/18, C09D 133/00. Огнезащитная вспучивающаяся краска [Текст] / Т. Е. Гузяева; В. Б. Манеров; О. В. Марченко; С. Д. Попова; Л. В. Миронова; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "Научнопроизводственная компания ЯрЛИ". - № 2002133948/04; заявл. 18.12.2002; опубл. 10.03.2004. 7 2. Пат. 2249575 Российская Федерация МПК С04В 41/46. Огнезащитная композиція Эврика [Текст] / Ю. В. Кривцов; И. Р. Ладыгина; заявитель и патентообладатель Ю. В. Кривцов; И. Р. Ладыгина. - № 2003136688/03; заявл. 19.12.2003; опубл. 10.04.2005. 3. Кузнецова, Т. А. Определение срока службы огнезащитных покрытий [Текст] /Т. А.Кузнецова // Науковий вісник УкрНДІПБ.-2007, № 2 (16). - С. 125-128. 7 4. Pat. 6737526, United States МПК C07D25 1/54; C07F 9/6574; C07D 251/00; C07F 9/00. Method for preparing melamine salt of bis-(pentaerythritol phosphate) phosphoric acid [Text] / С Ma; T-R. Wu; Y-H. Peng; заявитель и патентообладатель Chung-Shan Institute of Science & Technology. - № 10/303,784; заявл. 26.11.2002; опубл. 18.05.2004. 5. Вахітова, Л. М. Вогнезахисна ефективність інтумесцентних систем. Сумісна дія карбонізуючої сполуки та донора кислоти [Текст] / Л. М. Вахітова, К. В. Калафат, М. П. Лапушкін // Хім. пром-сть України.-2007, № 4. - С. 41-46. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Вогнезахисна фарба для деревини, що містить інтумесцентний антипірен, діоксид титану, етиленгліколь, гліцерин, целюлозний загусник, акрилову дисперсію, яка відрізняється тим, що як інтумесцентний антипірен використовують меламінову сіль дифосфату пентаеритриту, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: меламінова сіль дифосфату пентаеритриту 25,0-34,0 діоксид титану 3,0-6,0 етиленгліколь 1,0-10,0 гліцерин 2,0-5,0 целюлозний загусник 0,5-5,0 акрилова дисперсія 20,0-30,0 вода 25,0-31,0. 25 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4