В ПНИПУ создали эффективное огнезащитное покрытие для деревянных конструкций
Состав экологичного и безопасного для человека огнезащитного покрытия разработали и исследовали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 11 июля сообщает пресс-служба вуза.
Современное строительство достаточно широко применяет деревянные конструкции. Дерево используют для изготовления перекрытий, стен, декоративных покрытий, поскольку древесина легко обрабатывается и меньше весит по сравнению с бетоном или камнем.
Однако при этом она обладает высокой горючестью и требует противопожарной обработки, которая должна быть эффективной и не причинять вред жизни и здоровью людей. Для такой обработки используют антипирены. Они эффективны, недороги и экологичны.
Но для эффективности огнезащиты важны также и технологии нанесения антипиренов. Следует учитывать, что методы, подходящие для одного вида древесных конструкций, не будут эффективными для другого. Отсюда возникает задача разработки состава и подбор технологии его нанесения для конкретных видов деревянных конструкций.
Наиболее эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций является покрытие их материалами, предотвращающими нагрев. Антипирены, используемые для таких покрытий, при достижении определенной концентрации внутри детали, при плавлении образуют на поверхности пленку, которая препятствует попаданию кислорода в конструкцию.
При этом воздействующее тепло уходит на плавление антипирена, состав которого при нагревании выделяет негорючие вещества. Степень защиты дерева в этом случае зависит от таких параметров пропитки, как величина поглощения материалом антипирена и глубина его проникновения.
Влажность древесины, ее вид, пропитываемая часть (ядро, заболонь — наружный молодой слой), особенности строения и прочее оказывают влияние на значения этих параметров. Кроме того, составы, используемые в настоящее время для пропитки, имеют ряд ограничений в своих свойствах и длительности действия.
Ученые ПНИПУ разработали новый экологичный, дешевый и эффективный состав пропитки и сравнили его с представленным на розничном рынке антипиреном. Также они разработали оптимальную методику нанесения этого нового вещества.
Испытание нового антипирена было проведено на образцах из ели. Исследователи смешали вместе клей ПВА, 5-процентный раствор канифоли в дибутилфталате и жидкое стекло. Клей служил пленкообразователем, защищающим от влаги, раствор канифоли обеспечивал лучшее проникновение состава и сцепление его с поверхностью, а жидкое стекло увеличивало время сопротивления горению.
Резидент бизнес-инкубатора «Динамика роста» ПНИПУ, магистр кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского Политеха Никита Пахоруков рассказал о проведенном эксперименте:
«Полученный состав мы наносили кистью на поверхность дерева в один слой, затем сушили в течение 24 часов. Часть образцов выдерживалась при температуре около 23 °С, а часть — до 50 °С. Далее обработанные элементы испытывали — обжигали газовой горелкой в течение минуты. Во время проведения испытания было видно, что готовый материал образует на поверхности защитное покрытие, которое рассеивает пламя. Образец не горел, лишь немного покрылся нагаром».
Были проведены также дополнительные эксперименты с различными пропорциями компонентов пропитки. Их результатом стало наилучшее соотношение, обеспечивающее необходимую плотность и требуемые огнезащитные свойства пропитки.
Разработанный состав ученые сравнили по эффективности с представленным на рынке огнезащитным пропиточным составом Неомид, который имеет хорошую проникающую способность.
Действие обоих составов оказалось похожим: воздействие открытого огня на защитный слой антипирена вспучивало его с образованием огнестойкого теплоизоляционного слоя, который перекрывал доступ кислорода к поверхности и не давал древесине нагреться до температуры воспламенения.
И. о. заведующего кафедрой, доцент кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Павел Писарев дополнил рассказ о проведенных испытаниях:
«Мы пропитали образцы двумя составами при разных условиях: высокая температура, ультразвуковое воздействие, увеличение времени пропитки. Выяснилось, что ультразвук улучшает огнезащитные свойства древесины с новым составом примерно на 30% по сравнению с выдержкой в горячей ванне, и на 50% — при комнатной температуре».
В результате исследований было установлено, что эффективнее всего проводить обработку в ультразвуковой ванне при начальной температуре 20 °С-25 °С в течение часа.
Разработанный в ПНИПУ экологичный и безопасный для человека антипиральный состав планируется использовать не только для древесины, но и для ряда других композиционных материалов.
Ученые намерены продолжать совершенствовать как сам состав, так и технологию его нанесения, а также собираются провести их дополнительные испытания на морозостойкость, устойчивость к ультрафиолетовому и механическому воздействию.
