Акриловые органоразбавляемые вспучивающиеся краски содержат гигроскопичный пфа. Диагностика качества вспучивающихся огнезащитных покрытий для металлических и стальных конструкций. Основные технические параметры вспучивающихся покрытий

Компания «ПЕСКОСТРУЙ.РУ» предоставляет услуги очистки, подготовки и защиты поверхностей . Мы выполняем выездные работы по Москве и Московской области и предлагаем сжатые сроки исполнения работ, высокое качество и разумные цены.

Пескоструйная очистка (пескоструйка) - основной вид деятельности нашей компании. Пескоструй является одним из главных этапов подготовки поверхности перед нанесением антикоррозионных или декоративных покрытий. Срок службы покрытий, нанесенных по обработанной пескоструем поверхности, многократно увеличивается вследствие улучшения адгезии за счет придания поверхности большей степени шероховатости.

Пескоструйная очистка поверхностей позволяет удалять старые лакокрасочные и защитные покрытия, грязь, остатки штукатурки, продукты коррозии, окалину, нагар и другие типы загрязнений.

Возможности пескоструйной обработки (пескоструя) не ограничиваются простой очисткой поверхности (фасадов, металла, гранита, кирпича, бетона) и подготовкой поверхности для нанесения защитного покрытия. также применяется для придания или акцентирования декоративных свойств поверхности, для выделения рельефа, структуры и текстуры различных материалов (кирпичная кладка, дерево и облицовочные материалы).

Кроме пескоструйной очистки (пескоструйки) компания «ПЕСКОСТРУЙ.РУ» предлагает в Москве и Подмосковье по доступным ценам работы по антикоррозионному покрытию поверхностей и гидрофобизации (приданию поверхности водоотталкивающих свойств).

На сегодняшний день вспучивающиеся покрытия нашли широкое применение. Использование этих покрытий началось ещё в 80-х годах ХХ века. Они являются защитным средством для повышения огнестойкости конструкций и сооружений. Работает это средство следующим образом: когда на поверхность с огнезащитной краской воздействуют высокие температуры, краска начинает вспучиваться и при этом её объём увеличивается в несколько раз. Образуется пористый, термостойкий защитный слой, который не даёт воспламениться огнеопасным материалам.

Огнестойкая краска состоит из полимерных материалов, в которые добавлены связующие антипирены и вспучивающиеся добавки - специальные газообразующие примеси. Применяются такие краски в тех местах, где необходимо защитить от пожара деревянные конструкции или кабели.

Основные технические параметры вспучивающихся покрытий

Существует несколько характеристик, определяющих качество защитного покрытия, но основных параметра всего два. Первый - это адгезия (способность скрепления краски со старым покрытием), второй - эффективность теплозащиты. Второй параметр состоит из целого комплекса показателей, таких как теплопроводность, температуропроводность и т.д. Кроме основных, существуют ещё и такие параметры покрытия:

• время высыхания краски;
• твёрдость и эластичность;
• устойчивость цвета и т.д.

Чаще всего огнезащитные краски имеют белый цвет, но иногда заказчик желает цвет изменить на какой либо иной, более яркий. Однако это не всегда возможно, так как такие краски содержат много двуокиси титана (до 20%), который препятствует значительной колеровке. Поэтому эти покрытия могут иметь только светлые оттенки.

Современные огнезащитные краски способны сохранять свои свойства в течение 5 - 10 лет, при условии соблюдения всех инструкций.

Какие факторы снижают надёжность покрытий

Во-первых, больше всего на надёжность покрытия влияют условия его эксплуатации. Если огнезащитное покрытие не предназначено для низких температур, а оно применяется в зимний период или же в случае применения гидрофобных покрытий в условиях повышенной влажности, то это приводит к снижению эффективности от 50 до 100% в течение месяца. Также сильно влияет наличие блуждающих электротоков. Этот фактор снижает адгезия краски и в итоге надёжность покрытия. Сильно влияет на надёжность краски наличие в воздухе агрессивных химических реагентов, таких как, например сернистый газ или же повышенное воздействие солнечных лучей, влаги и т.д.

В итоге, при планировании состава огнезащитного покрытия нужно учитывать все факторы, снижающие его огнезащитные свойства. Это низкие температуры, влажность, химические пары, воздействие солнца и т.д.

Испытания огнезащитных покрытий проводятся как обычными методами, применяемыми для испытания всех красок, так и специальными, предназначенными именно для огнезащитных покрытий. К таким специфическим методикам относятся испытания теплопроводности, степени вспучивания краски, рентгенофазный анализ, термические анализы и многие другие.

Аккредитованная лаборатория из г. Санкт-Петербурга «МНИЦСиПБ» давно занимается исследованиями огнезащитных покрытий. Специалисты этой лаборатории утверждают, что главными факторами, влияющими на эффективность огнестойкой краски, являются характеристики пор в покрытии, т.е. их размер и плотность пенококса, а так же потеря массы покрытия и скорость этой потери при определённых экстремальных температурах в диапазоне 100 - 600°С. По сведениям этой лаборатории, если кратность вспучивания покрытия находится в диапазоне 40 - 50 мм, такое покрытие будет надёжным и долговечным. При этих условиях поры в покрытии должны быть малого размера и распределяться по всей поверхности с такой плотностью: поры размером до 1 мм не должны превышать 30 %, а поры размером до 2 мм не должны превышать 3% от общего числа. Что касается потери массы, то при испытании образца покрытия и последующем термогравиметрическом анализе она не должна составлять менее 45% при температурах до 600°С.

Все теоретические исследования, которые проводятся на этапе проектирования покрытия, помогают подобрать нужный химический состав для покрытия, а также помогают выполнить огневые испытания, подобрать нужный компонент для вспучивания краски.

Сегодня в аккредитованной лаборатории ООО «МНИЦС и ПБ» проводятся научные исследования в сфере прогноза срока эксплуатации защитных покрытий в зависимости от состава краски, наличия и количества примесей в ней, от температуры, влажности и других характеристик при эксплуатации покрытия.

Главный вывод, который делают специалисты - все вспучивающиеся огнезащитные покрытия требуют повышенного внимания к соблюдению всех правил хранения, нанесения на поверхности и эксплуатации. При соблюдении всех рекомендаций такие покрытия будут служить долго и надёжно.

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ -НЕОБХОДИМОСТЬ ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОГНЯ

Eliokem, ранее подразделение специальной химии компании Goodyear Tire and Rubber Company, имеет долгую историю работы со своими смолами Pliolite0 и Pliowaye в органоразбавляемых вспучивающихся огнезащитных покрытиях, оригинальная технология была разработана в сотрудничестве с компанией Monsanto, которая изготовила первый коммерческий полифосфат аммония в конце 1960-х/начале 1970-х гг. С тех пор тематика вспучивающихся огнезащитных покрытий остается в центре внимания Eliokem, и наша компания продолжает вкладывать средства в научно-исследовательскую работу и развитие этой темы.

ВСПУЧИВАЮЩИЕСЯ ПОКРЫТИЯ -ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ, КОТОРЫЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ ТЕРМОИЗОЛЯЦИЮ

Функция вспучивающегося покрытия - раздуваться под воздействием тепла в случае пожара, до состояния «безе», которое изолирует сталь от воздействия огняlasix cheap .

В тестах на огнестойкость конструкционной стали используют стандартный режим нагрева, который соответствует IS0834 - температура в печи достигает около 950 "С через 60 минут (рис. 2). Неокрашенная стальная секция, помещенная в печь, будет постепенно нагреваться, отставание температуры стали от температуры печи связанно с теплоемкостью или массивностью стали, которая описывается коэффициентом поперечного сечения Нр/А м-1 (величина, обратная приведенной толщине металла, которая есть отношение площади поперечного сечения металлической конструкции к обогреваемой части ее периметра, обычно используется в РФ). Коэффициент поперечного сечения - это соотношение обогреваемой части периметра металлической конструкции (Нр) к площади ее поперечного сечения (А): более массивная конструкция будет иметь меньшее отношение Нр/А и сможет поглотить большее количество тепла, поэтому для достижения температуры «разрушения» 550°С требуется больше времени. Иными словами, чем большую внутреннюю теплостойкость имеет конструкция (кривые А и В, рис. 2), тем меньшая огнезащита требуется.

Когда стальная конструкция, окрашенная вспучивающимся огнезащитным покрытием, подвергается воздействию высоких температур в тех же условиях, сталь также нагревается, но как только покрытие начинает набухать и создавать защитный изолирующий слой (изгиб на кривой, обозначенный стрелкой), скорость повышения температуры стальной конструкции значительно снижается, и мы видим, что образец покрытия, представленный на рис.2, может сопротивляться достижению критической температуры более 60 минут.

1. Взаимодействие АПФ/ПЭР/МЕЛ

Основные ингредиенты и их взаимодействия были темой обширных исследованийbuy iressa in canada .

Термический анализ бинарных смесей (АПФ/ ПЭР и АПФ/МЕА) и полной трехкомпонентной смеси (АПФ/ПЭР/МЕЛ) позволил развить понимание механизма вспучивания и оптимизировать соотношения в смеси для достижения максимально возможного объема вспененной сажи .

2. Взаимодействие Связующее/АПФ

Основная функция связующего в покрытии - связать вместе все огнезащитные ингредиенты, а также обеспечить их адгезию к подложке для того, чтобы вспучивающие компоненты находились в плотном контакте и могли быстро и правильно выполнить свои важнейшие функции тогда, когда это действительно необходимо - в случае пожара. Кроме того, связующее содействует формированию однородной пористой пенной структуры с того момента, когда расплавленное связующее помогает задерживать газы, выделяемые порофором, тем самым обеспечивая контролируемое вспенивание сажи. Важно, чтобы огнезащитные инигредиенты сохраняли свою реакционную способность неизменной в течение долгого времени, следовательно, связующее должно защищать их (они обычно водовосприимчивы),

обеспечивая необходимую защиту от воды, УФ-излучения, истирания и других воздействийlow dose naltrexone for sale .

Связующее имеет дополнительные функции, такие как контороль реологии покрытия в жидком состоянии, что дает легкость нанесения защитного ЛКМ (обычно это безвоздушное распыление), увеличение толщины пленки без стекания, при этом обеспечивая выравнивание для достижения гладкости покрытия и, также, обеспечение стабильности при хранении, предотвращая оседание в высоконаполненной системе.

Вклад связующего в процесс образования изолирующего слоя был недостаточно понятен, и до последнего времени существовало очень малое количество опубликованных данных на эту тему .

Химическая реакционная способность смол, производимых компанией Eliokem с АПФ была изучена с использованием термогравиметрического анализа (ТГА). На рис. 3 и 4 представлены кривые ТГА (потеря массы как функция от температуры) смол Pliolite® и чисто акриловых смол, АПФ и смесей смола/АПФ. Кроме этого, на графиках представлена теоретическая кривая потери массы смесей смола/АПФ.

Разница между экспериментальной и теоретической кривой ТГА дает информацию о реакционной способности связующего (смолы) с АПФ. Когда экспериментальная кривая находится выше теоретической, тогда потеря массы ниже, чем прогнозировалось, и это значит, что реакционная способность смолы с АПФ приводит к термальной стабилизации компонентов (то есть, взаимное усиление). Если экспериментальная кривая находится ниже теоретической, то реакционная способность смолы с АПФ приводит к термальной дестабилизации компонентов (т.е. антагонизм).

В случае смол Pliolite® (рис. 3) можно увидеть, что существует взаимное усиление свойств смолы с АПФ. Нечто противоположное происходит с чисто акриловой смолой (рис.4), здесь видно четкую иллюстрацию потери термической стабильности в результате взаимодействия между смолой и АПФ.

3. Взаимодействие Связующее /ПЭР или ДИПЭР

Вязкости смесей трех различных смол с ДИПЭР в зависимости от температуры приведены на рис. 6. Результаты для смеси смола/ПЭР сходные, но на 40 °С выше, из-за более высокой температуры плавления ПЭР (260 °С против 222 °С у ДИПЭР).

Из этих графиков (рис. 6) очевидно, что смолы Pliolite® сохраняют высокую вязкость расплава, даже в присутствии ПЭР или ДИПЭР, что позволяет избежать сползания покрытия и обеспечивает хорошую «приклеиваемость», тем самым предотвращая дефекты на ранних стадиях роста огнезащитной пены. В противоположность этому, чисто акриловые смолы демонстрируют значительно большее падение вязкости расплава (примерно в 10 раз) вблизи температуры плавления ДИПЭР или ПЭР, что может быть одной из причин отсутствия успеха чисто акриловых смол в огнезащитных вспучивающихся покрытиях.

4. Взаимодействие диоксид титана/АПФ Возможно, будет неожиданно узнать, что диоксид

титана присутствует в рецептурах вспучивающихся огнезащитных покрытий не только для придания цвета и укрывистости, но и играет важную роль в процессе вспучивания. Очень маленькие по размеру частицы ТiO 2 действуют как зародышеобразователи или точки роста пузырей для огнезащитной пены. Больше того, при температуре около 600 °С ТiO 2 реагирует с АПФ с образованием пирофосфата титана - огнеупорного материала, который стабилизирует изолирующую пену при высоких температурах, когда большая часть углерода окислилась и сгорела с образованием СO 2 . Это можно ясно заметить на фотографии стальной балки после окончания теста на огнестойкость:

Налет на балке не черный, как ожидалось в случае углеродной пены, а белый. Большая часть углерода выгорела, оставив белый, огнестойкий слой пирофосфата титана (фото 5).

ТЮ имеет слабое влияние на изолирующие свойства огнезащитных покрытий, но действует как механический стабилизатор, посредством реакции с АПФ, приводящей к появлению Т 1 Р 2 0 7 (рис. 7).

5. Взаимодействие МЕЛ/ХП Хлорированный парафин уже много десятилетий

используется в рецептурах огнезащитных покрытий. Несмотря на это, его роль до последнего времени была мало изучена .

Используя комбинацию термического анализа, ЯМР- и ИК-спектроскопии, был изучен механизм деградации МЕЛ/ХП. Хлорированный парафин разлагается, образуя С=С-связи в углеродном скелете полимерной цепи. Меламин конденсируется при температуре выше 300 °С с образованием производных циамеллуровой кислоты, таких как мелем. Мелем и полиен реагируют в широком температурном диапазоне с образованием конденсированной гетероа-роматической структуры, которая обладает высокой термостойкостьюvolume pills forum .

6. Добавки

Ряд добавок может быть использован в рецептурах огнезащитных покрытий. Очень важно понимать, что много «обычных» добавок для ЛКМ, например, смачивающие и диспергирующие агенты, загустители, пеногасители, пигменты и т. д. могут иметь сильный негативный эффект на образование теплоизлирую-щей пены. Однако, небольшое количество добавок вводится для обеспечения хорошей стабильности при хранении, улучшения нанесения ЛКМ и, что наиболее важно, улучшения структуры/стабильности углеродной пены для повышения эффективности защиты. Материалы, такие как борат цинка, силоксаны или определенные минералы (например, каолин) часто добавляются для формирования стекловидных или керамических структур при высоких температурах. Например, каолин при достижении температур выше 400 °С подвергается кальцинации или дегидроксили-рованию, и гидратированный алюмосиликат превращается в материал, содержащий преимущественно оксид алюминия и диоксид кремния. Оксид алюминия и диоксид кремния участвуют в усилении пены, обеспечивая более огнестойкую керамическую структуру пены.

7. Значение качества сырья

Качество всех компонентов, используемых в рецептурах огнезащитных покрытий очень важно не только для защитных свойств в начале эксплуатации покрытия, но и для поддержания защитных свойств покрытия с течением времени. Большинство огнезащитных компонентов - довольно чистые химические вещества (например, пентаэритрит, меламин) и большинство из них в некоторой степени восприимчивы к воде. Хорошо известно, что огнезащита, обеспечиваемая покрытием может быть серьезно снижена примесями в таких компонентах и/или воздействием влажности или воды. Примеры такого воздействия описаны ниже.

Стандартная рецептура огнезащитного вспучивающегося покрытия на основе смол Pliolite13 была подготовлена с использованием Европейских сырьевых компонентов (АПФ: Exolite AP422 от Clariant, ПЭР: Charmor® PM40 от Perstorp, и МЕЛ: Melafines от DSM), и сравнивалась с той же рецептурой, изготовленной с использованием азиатских сырьевых компонентов.

Этот пример служит только для иллюстрации. Он не призван быть общим обвинением в низком качестве компонентов, произведенных в Азии. Вполне возможно, что кому-то удастся найти сырье хорошего качества в Азииbuy clomid online 100mg .

Как результат все более конкурентного рынка в Европе, многие европейские производители все больше и больше обращают внимание на Азию, как источник более дешевого сырья для производства более дешевых покрытий. Но требуется очень осторожный подход в выборе и использовании сырьевых компонентов с соответствующими техническими характеристиками.

Было сопоставлено формирование пены двух покрытий (2 недели сушки), при нагреве газовой горелкой, до и после воздействия влажности (12 часов в приборе контролируемой конденсации, согласно ASTM D4585) и до и после погружения в воду на 12 часов. Результаты, демонстрирующие развитие изолирующей пены, приведены на рис. 8: (см. стр. 46)

Можно увидеть, что в случае использования сырья низкого качества имеет место значительное снижение (-48%) высоты углеродной пены, и оно становится еще более очевидным после воздействия влажности (-60%) или воды (-78%).

Снижение толщины углеродной пены имеет прямое влияние на термоизоляцию, а следовательно, на уровень предоставляемой огнезащиты. Таким образом, становится ясно, что необходима повышенная осторожность в выборе сырьевых компонентов для производства эффективных вспучивающихся огнезащитных покрытий.

8. Водоразбавляемые огнезащитные

вспучивающиеся покрытия

Сегодня в сегменте огнезащитных покрытий орга-норазбавляемые вспучивающиеся покрытия все еще доминируют, а водоразбавляемые продукты занимают примерно 35% рынка, в основном из-за присущего им недостатка, связанного со связующими, которые доступны на текущем этапе развития технологии производства водоразбавляемых огнезащитных материалов. Несмотря на то, что органоразбавляемые огнезащитные покрытия соответствуют современным требованиям ЕС по ЛОС, спрос на рынке определенно смещается в сторону высокоэффективных, долговечных водных продуктов, особенно в случаях использования непосредственно на месте монтажа конструкций, где запах растворителя и выбросы ЛОС могут иметь особое значение.

Водоразбавляемые огнезащитные покрытия имеют определенные преимущества не только в плане запаха, но и, особенно, в плане эффективности (меньшие расход и толщина пленки). Однако, они страдают от серьезного недостатка - высокая восприимчивость к воде и влажности воздуха.

Высокая восприимчивость к воде современных водоразбавляемых огнезащитных покрытий может быть проиллюстрирована простым погружением в воду. Менее чем через полчаса покрытие набухло, размягчилось и покрылось пузырями, произошло также значительное снижение огнезащитной эффективности из-за потери покрытием водорастворимых огнезащитных компонентов, что продемонстрированно на фото 7. В противоположность этому органоразбав-ляемое покрытие будет сопротивляться воздействию воды более 5 часов без образования пузырей или потери огнезащитных свойств.

Для обычного человека такое слабое место водоразбавляемых покрытий не кажется существенным, так как большое количество огнезащитных покрытий разрабатывалось &ля эксплуатации в сухих условиях внутри помещений. Однако фото 8, на котором показано возведение здания со стальным каркасом с использованием окрашенных на заводе-изготовителе ячеистых балок, демонстрирует очень важный факт: огнезащитное вспучивающееся покрытие, созданное для эксплуатации внутри помещений все равно должно быть стойким к воздействию погодных условий на протяжении многих месяцев во время возведения здания.

Это очень важно при увеличивающейся практике возведения зданий с использованием окрашенных на заводе-изготовителе конструкций.

9. Выводы

Тонкопленочные огнезащитные вспучивающиеся покрытия освобождают архитекторов и дизайнеров от ограничений, накладываемых использованием традиционных громоздких пассивных систем огнезащиты, и предоставляют им большую свободу самовыражения благодаря использованию стальных металлоконструкций как неотъемлемой части общего дизайна, одновременно давая полную уверенность, что сталь полностью защищена системой, обладающей всеми декоративными свойствами обычной краски.

Фото 6. Водоосновное огнезащитное покрытие после короткого погружения в воду, показывающее пузырение в зоне воздействия воды

Фото 7. После теста на вспучивание водоосновного огнезащитного покрытия, подвергшегося воздействию воды. Хорошо видно снижение эффективности

Тем самым первостепенную важность приобретает уверенность в качестве огнезащитного покрытия и уверенность в том, что результаты теста на огнестойкость и сертификации не могут быть подвержены никакому сомнению.

Технология огнезащитных вспучивающихся покрытий в Европе развивается быстрыми темпами. Все современные тенденции неизбежно устанавливают повышенные требования к характеристикам огнезащитных покрытий - повышенная эффективность, лучшая долговечность без потери защитных свойств.

Сегодня даже при усовершенствовании технологии создания водных материалов только органоразбавляемые огнезащитные покрытия на основе смол Pliolite0 или Pliowayw могут соответствовать новым требованиям рынка.

Смолы Pliolite® и Plioway"5, производимые компанией Eliokem, являются предпочтительным вариантом для создания рецептур органоразбавляемых огнезащитных покрытий для защиты металлоконструкций. Они заслужили такую репутацию благодаря их химическому составу и морфологии полимера, которые идеально подходят для применения в огнезащитных покрытиях. Это подтверждается многолетним успешным использованием смол Pliolite" и Plioway0 по всему миру.

Огнезащитные вспучивающеся покрытия на основе данных смол могут быть изготовлены для применения внутри и снаружи зданий и могут обеспечивать до 2 ч защиты, в зависимости от коэффициента поперечного сечения (приведенной толщины металла), и удовлетворяют требованиям национальных стандартов огнезащиты.

Эти покрытия созданы для сохранения человеческих жизней, и промышленные стандарты производства по всему миру должны гарантировать, что эта жизненно важная функция не скомпрометирована низким качеством огнезащитного покрытия или сомнительной сертификацией.

• Вперёд >

В современном строительстве практически ни одно промышленное здание и сооружение не обходится без использования стальных конструкций. Для повышения фактических пределов их огнестойкости применяются различные средства огнезащиты, которые создают на поверхности теплоизолирующий экран, замедляющий нагревание металла и сохраняющий его функциональные свойства в условиях пожара в течение заданного периода времени.

На сегодняшний день среди всего многообразия способов огнезащиты широкую популярность приобрели вспучивающиеся краски, во многом благодаря декоративности создаваемого покрытия и экономичности производимых работ. Основные принципы построения рецептур огнезащитных вспучивающихся (интумесцентных) красок аналогичны рецептурам лакокрасочных материалов: пленкообразователь, наполнители, пигменты (если необходимо), реологические ингредиенты, сиккативы (отвердители), если покрытие отверждаемого типа. Главное отличие заключено в наличии интумесцентной системы, отвечающей за процесс образования пенококса.

В общем случае интумесцентая система состоит из трех основных компонентов: пенообразователь − вещество, разлагающееся с образованием паров или газов; вещество, образующее скелет пенококса – углеводородную структуру, которая формируется газообразователем; неорганические кислоты или вещества, выделяющие кислоту, являющуюся катализатором коксообразования (фосфорная кислота, ее эфиры и соли, соли аммония, меламинфосфат и полифосфат аммония).

Для вспучивающихся покрытий применяют специальные компоненты, подразделяемые на четыре группы:
полиолы – органические гидроксилсодержащие соединения с большим содержанием углерода (пентаэритрит, ди-, трипентаэритрит, крахмал, декстрин и др.);
неорганические кислоты или вещества, выделяющие кислоту при 100 − 250 ºС (фосфорная кислота, ее эфиры и соли, соли аммония, меламинфосфат и полифосфат аммония);
амиды или амины (мочевина, дициандиамид, гуанидин и др.);
галогенсодержащие соединения, чаще всего хлорпарафины с 70%-м содержанием хлора.

Известно, что при введении минеральных наполнителей уменьшается относительное содержание горючей составляющей покрытия, изменяются его теплофизические характеристики, а также условия тепло- и массообмена при горении. Такое действие оказывают практически все инертные, заметно не разлагающиеся при температуре пламени минеральные пигменты и наполнители, из которых наибольшее применение получили технический углерод, диоксид титана, оксид кремния, каолин, тальк, слюда, графит, керамзит.

Кроме того, ряд наполнителей (гидроксид алюминия Аl (OH)3 6H2O, оксалаты, карбонаты металлов, борная кислота и ее соли, фосфаты, содержащие кристаллизационную воду) также проявляет свойства антипиренов. Огнезадерживающее действие наполнителей-антипиренов обусловлено выделением паров воды при разложении в пламени. В некоторых случаях происходит образование оксидной пленки на горящей поверхности, выделение газов, не поддерживающих горение.

Очень часто используются галогенсодержащие антипирены, их доля в общем выпуске составляет почти 25%. В качестве добавок к полиолефинам применяют хлорпарафины, которые хорошо совмещаются с полимером, они достаточно эффективны, однако могут выпотевать; гексахлорциклопентадиен, его димеры и аддукты с бутадиеном, дивинилбензолом, циклооктадиеном, дивинилбензолом или малеиновым ангидридом; броморганические циклоалифатические соединения – гексабромциклододекан, тетрабромциклооктан и др. Если сравнивать эффективность различных галогенов в их смесях с оксидом сурьмы (Sb2O3), то бром проявляет наибольший эффект. Так, при одновременном присутствии в системе хлора и брома преимущественно образуются бромиды сурьмы, а хлор выделяется в виде хлороводорода.

Широко известны неорганические и органические соединения фосфора. В настоящее время только эфиры фосфорных кислот составляют более 15% всех антипиренов-добавок. Также существенное значение имеют реакционноспособные фосфорсодержащие антипирены, например, фосфорсодержащие полиолы. Введение фосфорсодержащих фрагментов в системы покрытий не только снижает их горючесть, но и повышает адгезию, противокоррозионную стойкость и улучшает важные свойства. Добавки на основе фосфора единственные препятствуют тлению − фосфорсодержащие антипирены действуют на начальных стадиях процесса горения, предотвращая разогрев и вызывая дегидратацию полимера, ускоряя его коксование, поэтому они больше подходят для зоны пиролиза.

В настоящее время наметилась тенденция к использованию для огнезащиты безгалогенных материалов на основе меламина (например, меламинцианурат), кроме того, минимизируются добавки оксидов сурьмы. Требования к таким веществам следующие: они не должны подвергаться коррозии ни в течение переработки, ни в случае пожара; выделять при сгорании минимальное количество дымогазовой смеси; по возможности исключать возникновение диоксинов. Применительно к этим веществам должна быть указана термостабильность, т. е. температура, при которой возникают первые признаки разложения. Они должны быть нерастворимы в воде и индифферентны к полимерам. Соединения подобного вида очень безопасны, выделяют небольшой объем дыма при пожаре и обладают низкой токсичностью газов сгорания. Меламинамилфосфат также может использоваться в качестве эффективного заменителя оксида сурьмы как огнезащитного вещества в эластичных поливинилхлоридах. При этом существенно уменьшается потребность в количестве вводимого одновременно тригидрата алюминия, что было установлено в испытаниях, проводимых компанией Synthetic Products Inc. В отличие от тригидрата алюминия меламин не проявляет синергизма с галогенами, но хорошо диспергируется в основном веществе, не ухудшая его термостабильности.

В качестве добавок, снижающих пожарную опасность покрытий, в настоящее время начинают применять стеклосферы, полые стеклянные микрошарики, и углеродные нанотрубки. Это достаточно новый, но уже доказавший свою перспективность материал, представляющий собой полые трубки размером от 20 до 30 тысяч нм, состоящие из свернутых слоев углерода.

Выбор полимерного связующего определяется требованиями к физико-химическим, эксплуатационным и огнезащитным свойствам вспучивающихся красок. Для получения лакокрасочных материалов можно использовать пленкообразующие системы различных видов, в том числе водные дисперсии, органодисперсии и 100%-е пленкообразующие системы. Наиболее распространены однофазные пленкообразующие системы, представляющие собой растворы пленкообразующих в органических растворителях.

Стоит отметить, что не бывает полностью универсальных вспенивающихся систем антипиренов со строго определенным соотношением компонентов. Все композиции разрабатываются эмпирически и рассматриваются как одно целое, поэтому при создании вспучивающейся краски всегда стоит задача обоснованного подхода к выбору компонентов.

В качестве катализатора карбонизации во вспенивающихся композициях широко используются различные фосфаты. Большинство из них водорастворимы, и, следовательно, их существенным недостатком является низкая водо- и атмосферостойкость. Поэтому главным критерием при выборе должна стать невысокая растворимость в воде.

С другой стороны, для интенсивного пенококсообразования и обеспечения эффективной огнезащиты необходимо, чтобы процессы, происходящие в покрытии при воздействии на них теплового потока, протекали в строго определенной последовательности, и, если учесть, что она зависит в первую очередь от температуры разложения составляющих компонентов покрытия, следующим критерием является значение температур при начале разложения фосфатов.

Наиболее целесообразно использовать в качестве катализатора фосфат меламина, пирофосфат аммония, полифосфат аммония, так как эти соединения нерастворимы в воде, а температуры их разложения лежат в области температур эффективного разложения выбранных пленкообразователей (100 − 200 ºС). Среди подобных материалов самым доступным считается полифосфат аммония. Рассмотрим его свойства на примере полифосфатов аммония марок JLS (Таблица 1).

Таблица 1. Свойства антипиренов серии полифосфат аммония JLS-APP

Основной характеристикой полифосфата аммония для огнезащитного состава является содержание азота и фосфора, которые должны находится в пределах 14 − 15% азота и не менее 70% фосфора соответственно. Более низкое содержание фосфора не позволит достичь нужной высоты (кратности) пены. Полифосфат аммония существует в двух видах: с кристаллической фазой I (степень полимеризации n < 1000) и кристаллической фазой II (n > 1000). Для первого типа характерны линейная структура, более низкая температура разложения и высокая степень водорастворимости, поэтому в производстве красок используется полифосфат фазы II с высокой степенью полимеризации.

Другим важным компонентом огнезащитного вспучивающегося покрытия считается карбонизирующий материал, который в условиях высокотемпературного пиролиза в смеси с катализатором карбонизации способен образовывать устойчивые конденсированные структуры. В качестве такого материала, к примеру, применяют пентаэритрит, ди- и три-пентаэритриты, различные углеводы, аминоформальдегидные олигомеры и др.

Для дополнительного усиления эффективности катализатора карбонизации и карбонизирующего материала в огнезащитные вспучивающиеся материалы добавляют вспенивающие агенты (газообразователи). Последние, благодаря выделению большого количества негорючих газов при терморазложении, способствуют образованию вспененного слоя (Таблица 2).

Согласно представленным данным, целесообразно использовать меламин и дициандиамид. Хлорпарафин же играет роль не только вспенивающего агента, но и карбонизатора. Несмотря на токсичные газообразные продукты, выделяемые в процессе пиролиза, концентрация хлорпарафина варьируется от 2 до 8%, причем этот материал выполняет также функцию пластификатора, например, в рецептурах с акрилстирольными смолами.

Несомненно, в связи с неблагоприятной экологической ситуацией наиболее распространены водно-дисперсионные вспучивающиеся покрытия, производство и применение которых не связано с использованием токсичных и пожароопасных органических веществ. Тем не менее при окраске различных сооружений возникает необходимость в атмосферостойких вспучивающихся ЛКМ, применяемых в условиях повышенной влажности (по мокрым поверхностям), с повышенной морозостойкостью при условиях нанесения в зимний период и возможностью транспортировки в районы с холодным климатом. Кроме того, в процессе строительства краски могут наноситься на конструкции недостроенных объектов без стеновых и крышных панелей, поэтому разработка вспучивающихся огнезащитных покрытий на основе органических растворителей до сих пор остается актуальной.

Таблица 2. Свойства некоторых вспенивающих агентов

Органические растворители, используемые для этих целей, играют большую роль в процессе формирования покрытий, оказывая сильное воздействие на структуру и свойства пленок, полученных из растворов полимеров.

Если до недавних пор подбор оптимального состава растворителей осуществлялся в основном эмпирическим путем, то в последнее время при выборе растворителей руководствуются термодинамическим сродством в системе полимер – растворитель и летучестью растворителя. От сродства компонентов системы зависит скорость растворения пленкообразователя, стабильность и реологические свойства растворов или дисперсий, в определенной степени – структура и свойства покрытий. Летучесть растворителя сказывается на технологических характеристиках лакокрасочных материалов и внешнем виде покрытий, которые также находятся в зависимости от методов нанесения.

В качестве пленкоообразователей для атмосферостойких растворных вспучивающих составов применяют хлосульфированный полиэтилен, пентафталевые лаки, хлорвиниловые, стирол-акриловые полимеры. Наиболее оптимальны для таких связующих системы растворитель-разбавитель, где в качестве растворителя используются ароматические растворители (толуол, ксилол, бутилацетат). Разбавителем выступают сольвент или уайт-спирит. Время высыхания до степени «3» ГОСТ 19007 – 73 при температуре 20 °С таких покрытий составляет, как правило, не более 6 часов.

В целом, для разработки рецептур огнезащитных вспучивающихся красок чаще применяют систему полифосфат аммония – донор фосфорной кислоты, меламин – газообразующий агент, пентаэрит – карбонизатор в начальном соотношении 20:10:10. Практически все производители смол и дисперсий предлагают клиентам базовые рецептуры и описание технологического процесса: растворение смол (если речь идет об органорастворимых красках), затем введение наполнителей, пигментов и реологических добавок. К примеру, такого подхода придерживается компания ELIOKEM для смол марок Pliolite.

Подводя итоги, можно сказать, что все эксперименты по подбору компонентов для вспучивающейся краски показывают, что даже незначительное изменение процентного содержания компонентов оказывает сильнейшее влияние как на огнезащитные, так и на эксплутационные свойства. При разработке такого материла необходимо опираться не только на пленкообразователь, но и на взаимодействие его с компонентами, которые непосредственно отвечают за коксообразование при температурном воздействии.

Марина Викторовна Гравит, к.т.н., зам. генерального директора ООО «НИЦС и ПБ»

Пожар - всегда неожиданность, и не всегда есть возможность начать бороться с пламенем немедленно. А в случаях с огромными площадями производственных помещений это становится еще и чрезвычайно трудновыполнимой задачей из-за удаленности источников воды и растянутости сетей ее подачи. Для того чтобы минимизировать последствия длительного воздействия открытого огня на несущие конструкции зданий и сооружений, а также с целью уменьшения губительного воздействия огня на коммуникации, используются инженерные составы. Одним из таких составов выступает краска МПВО, которую производитель позиционирует как огнезащитное покрытие.

МПВО отлично зарекомендовала себя как термостойкий барьер для металлических конструкций зданий, деталей сооружений из дерева, и при защите кабелей в электросетях. Краска МПВО может применяться как при работах внутри, так и при наружных работах, показывая выдающуюся устойчивость к воздействию воды. Это особенно актуально для кабелей в подземных коммуникациях, находящихся во влажной среде или периодически подвергающихся затоплению.В случае покрытия краской МПВО дерева состав не только делает древесину устойчивой к возгоранию, но и препятствует проникновению влаги в древесину и образованию плесени.

Состав МПВО отличается широким температурным диапазоном эксплуатации: от -60º С и до + 50º С. Длительность эксплуатационного срока гарантируется в 10 лет на открытом воздухе и 20 лет в случае эксплуатации во внутренних помещениях. Краска МПВО имеет приятный серый цвет и фактуру, позволяющую использовать ее в качестве отделочного состава производственных помещений. После перемешивания и достижения однородной вязкости без включений краску нужно нанести минимум в два слоя, при этом можно пользоваться кистями, валиками и компрессорными установками. Конкурентным преимуществом состава МПВО является возможность нанесения на различные основания без изнурительной подготовки последних, включая уже ранее окрашенные, к примеру, глифталевыми составами поверхности. Исключением является лишь очистка металлических конструкций от следов корродирования.

Огнеупорная вспучивающаяся смесь МПВО

Предназначение.

Огнеупорное покрытие МПВО является однородной массой состоящей из полимеров и вспомогающих компонентов, с добавлением сольвента и специальных добавок, таких как антипирены. Благодаря такому составу смесь МПВО создает на стальной поверхности огнеупорный вспучивающийся слой. Данное покрытие значительно увеличивает огнестойкость конструкции, доводя ее до 5 уровня по НПБ 236-97. Смесь применяется для обеспечения пожарной безопасности и защиты строительных стальных конструкций как внутри помещений, так и на открытой территории. Срок годности нанесенного слоя в условиях улицы составляет 10 лет, а в помещении 20 лет при температурном режиме от -60 до + 70 ˚С.

Инструкция по применению.

Подготовка конструкций. Все стальные поверхности перед обработкой составом необходимо тщательно очистить от загрязнений и коррозии, обезжирить и удалить старую краску. Допустимо применение грунтовки (глифаливая, фенольная). Прогрунтованные поверхности должны быть однородно окрашены, недопустимо наличие трещин, пузырей и отслоения грунтовки. Если такие дефекты обнаружены, они должны быть обязательно устранены. Если отслоение грунтовки произошло в результате попадания влаги на сталь, грунтовочный слой нужно снять и нанести новый. Грунтовать поверхность конструкций следует при температуре выше 0˚С. Подготовку поверхностей перед нанесением огнеупорной смеси должен выполнять рабочий не ниже 3-го разряда, контроль обязан осуществлять управляющий строительными работами. По завершению работ составляются соответствующие акты.

Нанесение состава. Перед использованием смесь необходимо тщательно перемешать до однородной массы. При запустевании состава допустимо разбавлением его тосолом или толуолом. Огнеупорную смесь следует наносить на поверхности при помощи малярной кисти или валика. Допустимо распыление смеси при помощи безвоздушных распылителей. Не зависимо от способа нанесения, смесь должна быть нанесена ровным слоем без пробелов или наплывов. Места соединения частей конструкций обрабатываются с особой тщательностью. Для достижения 5 класса огнеупорности смесь необходимо наносить не менее трех слоев, толщина которых должна составить минимум 1.7 мм. Время полного высыхания первого слоя составляет 12 часов, время высыхания последующих слоев должно составлять не менее 24 часов каждый. Время сушки может увеличиваться при низких температурах и повышенной влажности воздуха. Измерения толщины сухого слоя смеси измеряют специальными приборами, такими как вихретоковый толщиномер. Контроль над осуществляемыми работами должен производиться мастером, бригадиром или прорабом. По завершении работ составляются необходимые документы.

Техника безопасности.

При нанесении огнеупорной смеси МПВО необходимо безукоризненно соблюдать меры безопасности и предосторожности, руководствоваться требованиями строительных правил и норм безопасного строительства. При использовании оборудования предназначенного для пневматического распыления смеси необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации прибора. Необходимо помнить, что в состав покрытия входят горючие легковоспламеняющиеся компоненты, такие как сольвент, которые относятся к классу повышенной опасности возгорания. Недопустимо присутствие посторонних во время покрытия поверхностей в помещении. Во время работ с данной смесью категорически запрещается использование открытого огня вблизи состава. При утечке массы необходимо срочно обработать разлив жидкосвязываемым веществом, таким как опилки или песок. Далее смесь необходимо собрать и удалить. При возникновении возгорания смеси необходимо залить очаг возгорания водой, двуокисью углерода или пожаротушащей пеной.

Меры предосторожности.

Вследствие того что сольвент является токсичным веществом и относится к 3-му классу токсичного воздействия на организм человека, все работы должны производиться в тщательно проветриваемых, оснащенных вентиляцией помещениях или на открытом воздухе. Допустимая концентрация паров вещества в воздухе 50 миллиграмм на кубический метр. При отсутствии вентиляции в помещении необходимо производить проветривание путем открытия окон и дверей в помещении, дополнительно используя вентиляторы для изгнания паров из рабочей зоны. Определение количества опасных паров в воздухе производится газоанализатором. Если произошло повышение концентрации опасных паров в рабочей зоне, работы необходимо прекратить и возобновить только после тщательного проветривания помещения. Рабочие наносящие состав на поверхности стальных конструкций должны быть одеты в спецодежду. Комплект спецодежды для проведения работ по нанесению смеси МПВО должен включать в себя резиновые и хлопчатобумажные перчатки, респираторы и костюмы, пошитые из плотной ткани. Так же рабочие обязаны наносить на открытые участки тела защитные крема и мази. При попадании смеси на открытые участки кожи необходимо немедленно промыть тело водой и мылом. При попадании в область глаз нужно срочно промыть глаза водой или специальным раствором для глаз, далее следует обратиться к врачу.