состав для получения огнезащитного покрытия
Классы МПК: | C09D1/04 с органическими добавками C09D5/18 огнеупорные краски |
Автор(ы): | Абдуллин Илнур Абдулович (RU), Валеев Нафис Хасанович (RU), Дьяконов Герман Сергеевич (RU), Минниханов Раис Нургалиевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-10-25 публикация патента:
20.01.2008 |
Состав для получения огнезащитного покрытия, который может быть использован для покрытия древесины, содержит связующее - жидкое натриевое стекло с модулем 2,6-3,2 и плотностью 1,200-1,230 г/см3, модифицированное бутадиен-стирольным латексом при соотношении соответственно, мас.%: (99,5-96,5):(0,5-3,5), антипирен - карбонат двухвалентного металла, структурообразователь - диатомит или тальк, отвердитель - портландцемент и пигмент. Задачей данного изобретения является разработка состава с повышенной огнезащитной способностью при меньшем его расходе, не выделяющего вредных веществ при огневом воздействии. Решение технической задачи позволяет за счет использования указанного связующего создать состав для огнезащитного покрытия древесины с повышенной огнезащитной способностью до 50% при меньшем его расходе (0,15-0,25 кг/м2), не выделяющего вредных веществ при огневом воздействии, и обеспечивает малярные свойства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. Состав для получения огнезащитного покрытия, включающий связующее, антипирен - карбонат двухвалентного металла, структурообразователь, отвердитель - портландцемент и пигмент, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит жидкое натриевое стекло с модулем 2,6-3,2 и плотностью 1,200-1,230 г/см3, модифицированное бутадиен-стирольным латексом при соотношении соответственно мас.%: (99,5-96,5):(0,5-3,5), при соотношении компонентов, мас.%:
связующее | 60-70 |
карбонат двухвалентного металла | 23-31 |
структурообразователь | 2,5-4,0 |
портландцемент | 1,0-1,5 |
пигмент | остальное |
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве структурообразователя он содержит диатомит или тальк.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для получения огнезащитного покрытия для древесины.
Известен состав для получения огнезащитного покрытия, содержащий, мас.%: водорастворимый силикат щелочного металла 35,0-55,0, синтетический латекс 7,0-25,0, поверхностно-активное вещество 0,8-6,0, фосфатный отвердитель - кальцийцинкфосфатнитратборатное связующее или кальцийцинкфосфатнитратфторборатное связующее, или кальцийцинкнатрийфторборатное связующее, или цинкалюмофосфатное связующее 2,5-7,0, пигмент 1,0-8.0, антипирен - вулканическое стекло или слюда 0,5-15,0, глина 1,0-7,0, антисептик 1,5-5,0, антифриз 0,5-4,5, минеральный наполнитель 0,5-13,0, вода остальное, см. RU Патент 2071491, C09D 1/04, C09D 5/18, 1997.
Недостатком известного состава является то, что огнезащитная способность осуществляется при большом расходе состава (0,75 кг/м 2), см. RU Патент 2154041, МПК7 С04В 28/26, С09В 5/18, C04b 41/45, 2000, таблица 2, к тому же при сгорании известного состава выделяются вредные для организма химические вещества, такие как фосфорный ангидрид - второй класс опасности, соединения фтора - первый класс опасности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав для получения огнезащитного покрытия, включающий связующее, содержащее жидкое натриевое стекло с модулем 2,6-3,2, модифицированное латексом, антипирен - карбонат двухвалентного металла, структурообразователь - диатомит, отвердитель - портландцемент и пигмент, в котором в качестве связующего он содержит жидкое натриевое стекло плотностью 1,24-1,26 г/см3, модифицированное бутадиенвинилиденхлоридным латексом марки ДВХБ - 70 при соотношении соответственно, мас.%: (99,0 - 97,0):(1,0 - 3,0) и при соотношении компонентов, мас.%:
связующее | 60,0-70,0 |
карбонат двухвалентного металла | 23,0-31,0 |
структурообразователь - диатомит | 2,5-4,0 |
отвердитель - портландцемент | 1,0-1,5 |
пигмент | остальное |
(см. RU Патент 2154041, МПК7 С04В 28/26, С09В 5/18, С04В 41/45, 2000).
Недостатками известного состава являются повышенный его расход (до 0,35 кг/м2 ), к тому же при сгорании известного состава в атмосферу выделяется хлор, который загрязняет окружающую среду.
Задачей данного изобретения является разработка состава с повышенной огнезащитной способностью при меньшем его расходе, не выделяющего вредных веществ при огневом воздействии.
Техническая задача решается тем, что состав для получения огнезащитного покрытия, включающий связующее, антипирен - карбонат двухвалентного металла, структурообразователь, отвердитель портландцемент и пигмент, в котором в качестве связующего он содержит жидкое натриевое стекло с модулем 2,6-3,2 и плотностью 1,200-1,230 г/см3, модифицированное бутадиен-стирольным латексом при соотношении соответственно, мас.%: (99,5-96,5):(0,5-3,5), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее | 60-70 |
карбонат двухвалентного металла | 23-31 |
структурообразователь | 2,5-4,0 |
отвердитель - портландцемент | 1,0-1,5 |
пигмент | остальное |
Преимущественное выполнение, когда состав в качестве структурообразователя содержит диатомит или тальк.
Решение технической задачи позволяет создать состав для огнезащитного покрытия древесины с повышенной огнезащитной способностью до 50% при меньшем его расходе (0,15-0,25 кг/м2), не выделяющего вредных веществ при огневом воздействии.
Для изготовления заявляемого состава для получения огнезащитного покрытия древесины используют:
модификатор по ТУ-9491-36-05766-793094 - бутадиен-стирольный латекс марки БМС - 50КП, представляющий собой дисперсию каучука с соотношением бутадиена и стирола 50:50, или СКС - 50ГП, представляющий собой дисперсию каучука с соотношением бутадиена и стирола 50:50, сухой остаток латекса 54%, рН 9 - 10 и СКС - 50И, представляющий собой дисперсию каучука с соотношением бутадиена и стирола 50:50, сухой остаток латекса 47,5%, рН 8-10, см. Книга П.А. Кирпичников, Л.А. Аверко-Антонович, Ю.О. Аверко-Антонович «Химия и технология синтетического каучука», Изд-во Химия, Ленинградское отделение, 1975, с.408;
жидкое натриевое стекло с модулем 2,6 - 3,2 и плотностью 1,200 - 1,230 г/см3,
карбонат двухвалентного металла: мел по ГОСТ 21234-75 или доломит по ГОСТ 23672-79,
структурообразователь: диатомит по ТУ-10-05031351-378-94 или тальк, например марки МТ-ТШМ, по ГОСТ 19287-73,
портландцемент, например марки М 400, по ГОСТ 965-78 или по ГОСТ 10178-85,
пигменты, например железный сурик по ГОСТ 8135-74, или диоксид титана марки Р-1 по ГОСТ 9808-84, или оксид хрома марки ОХП-1 по ГОСТ 2912-79, или ультрамарин синий по ГОСТ 13463-68, или диоксид марганца по ГОСТ 4470-79, или их смеси.
Данное изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.
Приготовление связующего проводят в смесителях-реакторах, перемешивание сухих компонентов проводят в смесителях любого типа, перетир - в барабанной мельнице, в пружинной мельнице или дезинтеграторе. Приготовление готового к применению состава огнезащитного покрытия проводят в смесителях любого типа.
Для получения связующего в лабораторный смеситель-реактор загружают 646.75 г жидкого натриевого стекла плотностью 1200 г/см 3 с модулем 2.6, к нему добавляют 3.25 г бутадиен-стирольного латекса марки БМС - 50КП (соотношение соответственно 99,5:0,5 мас.%) и перемешивают в течение 10 мин.
В смеситель загружают предварительно подготовленные порошки карбоната двухвалентного металла - мела - 250 г (25 мас.%), структурообразователя - талька - 35 г (3,5 мас.%), пигмента - окиси хрома ОХП-1 - 55 г (5,5 мас.%), отвердителя - портландцемента - 10 г (1,0 мас.%) и перемешивают в течение 5 мин.
Полученную смесь порошков загружают в механический смеситель, например, марки 6-ЛС и проводят перетир со связующим в течение 15-20 мин.
Полученный состав наносят на обрабатываемую поверхность кистью, валиком или распылителем в три слоя с интервалом 10-12 мин при температуре окружающего воздуха не ниже 5°С.
В таблице 1 приведены составы связующего, в таблице 2 - составы для огнезащитного покрытия древесины примеры 1-13 и показатели качества по заявляемому объекту и прототипу.
Таблица 1. Состав связующего | |||||
Компоненты связующего | Составы, мас.% | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Жидкое натриевое стекло с модулем 2,6 - 3,2 и плотностью 1,200-1,230 г/см 3 | 99,5 | 99,0 | 98,0 | 97,0 | 96,5 |
Бутадиен-стирольный латекс: БМС -50КП, или СКС - 50ГП, или СКС - 50И | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 3,5 |
При определении характеристик опытных образцов заявляемого состава используются следующие методы:
Огнезащитные свойства покрытия определяют по потере массы при огневом испытании по ГОСТ 16363-76. Адгезию определяют по ГОСТ 15140-78. Атмосферостойкость определяют по ГОСТ 9-401-91. Вязкость определяют по ГОСТ 8420-74. Время силикатизации определяют по ГОСТ 18958-73. Расход состава определяют отношением сухого остатка покрытия на площадь, кг/м2 . Живучесть определяют по ГОСТ 8420-74. Розлив определяют визуально (удовлетворительно или неудовлетворительно).
При содержании бутадиен-стирольного латекса в связующем менее 0,5% не обеспечивается хорошая адгезия состава к материалу, при содержании более 3,5% - снижается огнезащитная эффективность состава (потеря массы при огневом испытании более 9%). Исходя из этого, оптимальное содержание бутадиен-стирольного латекса в связующем находится в пределах 0,5.0-3.5%. Изменение в составе огнезащитного покрытия содержания связующего оказывает существенное влияние на вязкость и розлив. При содержании связующего менее 60% наблюдается высокое значение вязкости, не обеспечивается малярное качество покрытия - розлив, при нанесении заявляемого состава на древесину кистью не обеспечивается ровная, гладкая поверхность, наблюдается снижение адгезии к древесине. При содержании в заявляемом составе связующего более 70% наблюдается снижение вязкости и образование подтеков при покрытии наклонных и вертикальных поверхностей. Таким образом, оптимальное содержание связующего составляет 60.0-70.0%. Содержание антипирена - карбоната двухвалентного металла в составе менее 23% и более 31% не обеспечивает розлив и адгезию. Использование в составе мела позволяет получить покрытие более чистых цветов. При содержании структурообразователя - диатомита менее 2.5% и более 4.0% не обеспечиваются розлив и вязкость. При содержании портландцемента менее 1% увеличивается время силикатизации состава до 12 ч, снижается атмосферостойкость, а при 2% живучесть состава составляет всего 2 ч, что затрудняет проведение работ по нанесению покрытия.
Оптимальное содержание портландцемента в заявляемом составе составляет 1.0-1.5%. При использовании в качестве отвердителя белого портландцемента обеспечивается декоративность покрытия. Цвет покрытия и его оттенок обеспечиваются за счет применения того или иного пигмента или их смеси.
Таким образом, при нанесении огнезащитного состава древесина переводится в категорию трудносгораемого материала, при меньшем расходе состава 0.15-0.25 кг/м2 по сравнению с прототипом огнезащитная способность повышается до 50%, состав не выделяет вредных веществ при огневом воздействии и обеспечивает малярные свойства.
Таблица 2. Составы огнезащитного покрытия древесины и показатели качества | ||||||||||||||
Наименование компонентов и показатели качества | Прототип | Содержание компонентов, мас.%, и значения показателей качества | ||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
Связующее 1 | 65,0 | |||||||||||||
Связующее 2 | 65,0 | |||||||||||||
Связующее 3 с латексом БМС-50 КП | 65,0 | 65,0 | 65,0 | 60,0 | 70,0 | 60,0 | 67,0 | |||||||
Связующее 3 с латексом СКС-50 ГП | 67,0 | |||||||||||||
Связующее 3 с латексом СКС-50 И | 67,0 | |||||||||||||
Связующее 4 | 65,0 | |||||||||||||
Связующее 5 | 65,0 | |||||||||||||
Связующее 3 прототипа | 65,0 | |||||||||||||
Карбонат двухвалентного металла: | ||||||||||||||
Доломит | 25,0 | 25,0 | 25,0 | 29,5 | 31,0 | 27,0 | 27,0 | |||||||
Мел | 25,0 | 25,0 | 25,0 | 25,0 | 31,0 | 23,0 | 27,0 | |||||||
Структурообразователь: | ||||||||||||||
Диатомит | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
Тальк | - | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 3,5 | 2,5 | 2,5 | |||||
Отвердитель: | ||||||||||||||
Портландцемент | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
Пигмент: | ||||||||||||||
Оксид хрома ОХП - 1 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 0,5 | 4,0 | 3,0 | 3,5 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
Расход, кг/м2 | 0,32 | 0,22 | 0,20 | 0,24 | 0,15 | 0,17 | 0,21 | 0,24 | 0,21 | 0,25 | 0,20 | 0,21 | 0,22 | 0,21 |
Огнезащитные свойства, % | 12,5 | 5,3 | 6,0 | 7,5 | 8,5 | 6,0 | 8,2 | 7,9 | 6,2 | 8,2 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 6,8 |
Атмосферостойкость, циклы | 18 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
Адгезия, баллы | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Время силикатизации, сутки | 6,0 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 7,5 | 7,0 | 5,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 7,0 | 7,0 |
Живучесть, час | 15,0 | 12 | 13,5 | 15,0 | 18,0 | 24,0 | 15,0 | 15,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 |
Вязкость по В3-4, с | 23,5 | 24,0 | 25,0 | 26,0 | 26,5 | 22,0 | 23,0 | 26,0 | 27,0 | 23,0 | 27,0 | 22,0 | 22,0 | 22,0 |
Розлив (**) | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
Цвет (*) | ЗХ | СЗ | СЗ | СЗ | СЗ | ЗХ | ЗХ | ЗХ | СЗ | СЗ | ЗХ | ЗХ | ЗХ | СЗ |
Примечание: **) «+» - удовлетворительно, « - » - неудовлетворительно *) «СЗ» - светло-зеленый; «ЗХ» - защитный |
Класс C09D1/04 с органическими добавками
Класс C09D5/18 огнеупорные краски