композиция для получения огнезащитного покрытия

Формула изобретения

Композиция для получения огнезащитного покрытия, содержащая жидкое стекло, минеральный наполнитель и кремнийсодержащий компонент, отличающаяся тем, что она в качестве минерального наполнителя и кремнийсодержащего компонента содержит аморфный озерный диатомит с удельной поверхностью 20,0-110,0 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое стекло	30-80
Аморфный
озерный диатомит	20-70

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области создания огнезащитных материалов с использованием природного минерального сырья и может быть использовано для защиты архитектурных построек деревянного зодчества, а также бетонных, кирпичных строительных конструкций.

Известна силикатная краска, включающая жидкое натриевое стекло с модулем 2,5-3,5, тонкомолотый перлит, просеянный через сито 10000 отв./см² и красящий пигмент неорганического происхождения. Известный состав позволяет улучшить водостойкость покрытия (А.С. СССР № 257656, CO9D 1/02, 1969). Однако покрытия склонны к растрескиванию и шелушению.

Известна композиция для получения огнезащитного покрытия, включающая следующие компоненты, мас.%: жидкое стекло 60-80, молотый вермикулит 3-25 и кремнийсодержащий компонент - фтористый силикат натрия (Na₂SiF₆ ) 8-16 (патент США № 4118325, C09K 3/28, 1978).

Недостатком известного огнезащитного состава является невысокий предел огнестойкости и длительное время твердения.

Прототипом является композиция для получения огнезащитного покрытия, включающая жидкое стекло, молотый вермикулит с размером частиц от 3 до 10 микрон и кремнийсодержащий компонент - молотый кварцевый песок с размером частиц от 1 до 7 микрон, при следующем соотношении компонентов, мас.%: жидкое стекло 30-70, молотый вермикулит 5-25, молотый кварцевый песок - остальное. Кроме того, композиция дополнительно содержит феррохромовый шлак в количестве 1-15 мас.%, что позволяет несколько повысить огнестойкость, а также дополнительно содержит молотый кварцевый песок с размером частиц 15-20 мкм в количестве 1-5 мас.%, что обеспечивает повышение влагостойкости покрытия. Покрытие, образованное на основе известной композиции, наносят на защищаемую поверхность предпочтительно в два слоя с интервалом для сушки 6-12 часов при комнатной температуре, при этом для сокращения сроков сушки осуществляют подогрев слоев до 40-50°C.

Известная композиция позволяет повысить предел огнестойкости, атмосферостойкость покрытия, обладает хорошими звукопоглощающими характеристиками (патент РФ № 2148066, C09D 5/18, C09D 1/02, 2000).

Однако покрытия, полученные на основе известной композиции, обладают недостаточной огнестойкостью, атмосферостойкостью, адгезией к деревянной поверхности и имеют длительное время высыхания. Кроме того, в составе композиции содержатся природные минеральные компоненты, требующие проведения трудоемких и энергозатратных операций, связанных с предварительным тонким помолом кристаллического кварцевого песка, обжигом и измельчением гидрослюдистого вермикулита, а также необходимостью послойного нанесения покрытия с подогревом слоев до 40-50°C, что усложняет и удорожает получение огнезащитного покрытия.

В основу настоящего изобретения положена задача создания композиции для получения огнезащитного покрытия повышенного качества с использованием доступного природного минерального экологически чистого сырья по упрощенной и энергосберегающей технологии.

Техническим результатом изобретения является повышение огнестойкости, атмосферостойкости, адгезии покрытия к деревянной поверхности и снижение времени высыхания покрытия.

Это достигается тем, что в известной композиции для получения огнезащитного покрытия, содержащей жидкое стекло, минеральный наполнитель и кремнийсодержащий компонент, она в качестве минерального наполнителя и кремнийсодержащего компонента содержит аморфный озерный диатомит с удельной поверхностью 20,0-110,0 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: жидкое стекло 30-80, аморфный озерный диатомит 20-70.

Диатомиты озерного происхождения относятся к аморфным кремнеземистым осадочным породам. В естественном состоянии (при влажности 80-85%) они представляют собой студинистую массу (гель) коричневого, белого, кремового и оранжевого цвета, состоящую из кремнистых (опаловых) створок микроскопических водорослей - диатомей.

Предлагаемая композиция содержит аморфный диатомит озерного происхождения следующего химического состава, мас.%: SiO₂ 70,20-91,20; Al₂O₃ 1,90-4,40; Fe₂O₃ 0,07-2,27; MgO 0,30-1,60; CaO 0,30-0,60; Na₂O 0,08-0,76; K₂O 0,03-0,30.

Озерный диатомит является экологически чистым сырьевым материалом, не содержит вредных (токсичных) для человека веществ.

Аморфные озерные диатомиты Карелии характеризуются высокой удельной поверхностью 20,0-110,0 м²/г и дисперсностью гранулометрического состава 15-20 мкм. Гранулометрический состав определен с помощью лазерного дифрактометра частиц LS-1322. Применение в предлагаемой композиции для получения огнезащитного покрытия озерного диатомита с удельной поверхностью 20,0-110,0 м² /г и высоким содержанием аморфного SiO₂ позволяет активизировать его взаимодействие с жидким стеклом и ускорить получение гомогенной композиции, способствующей созданию тонкого, прочного, атмосферостойкого быстротвердеющего огнезащитного покрытия с высокими адгезионными свойствами, не подвергающегося растрескиванию и шелушению.

Изобретение реализуют следующим образом. Аморфный озерный диатомит с удельной поверхностью 20,0-110,0 м²/г сушат в естественных условиях, просеивают для удаления примесей, взвешивают в необходимых количествах. В смеситель заливают отмеренное количество жидкого стекла, добавляют диатомит и тщательно перемешивают до получения однородной массы по цвету. В качестве жидкого стекла используют натриевое или калиевое жидкое стекло с модулем 2,4-3,0 и плотностью 1,36-1,50 г/см³ . Готовую композицию наносят на защищаемую деревянную поверхность при помощи валика, кисти или краскопульта и высушивают в естественных условиях в течение 10-17 мин. Покрытие обладает высокой технологичностью, так как при нанесении его на поверхность ложится тонким ровным слоем (0,1-0,5 мм). Расход состава композиции при толщине покрытия 0,5 мм составляет 0,5-0,7 кг/м². При малой толщине покрытия наблюдается высокая огнезащитная эффективность.

Огнезащитную эффективность покрытия, созданного на основе композиции по настоящему изобретению, определяли согласно ГОСТа 16963-98 «Средства огнезащитные для древесины. Методы испытания огнезащитных свойств».

Испытания покрытия проводили по методу «огневой трубы» путем определения потери массы образца при возгорании. Согласно ГОСТу к первой группе негорючести относятся покрытия, у которых потеря массы при возгорании составляет не более 9%.

Влагостойкость покрытия определяли по ГОСТ 12730.4-78. Испытания кислотостойкости проводили по международным стандартам DI № 51150; ASTMS 283-54; SIS 519501, класс. Адгезию огнезащитного покрытия определяли по ГОСТ 15140-78. Время высыхания покрытия - по ГОСТ 15140-78. Расход покрытия на м² определяли экспериментально и по ГОСТу 17537-72.

В таблице представлены составы предлагаемой композиции и свойства огнезащитных покрытий, образованных на ее основе (примеры 2, 3, 4). В таблице также приведены примеры 1 и 5 с запредельными значениями компонентов композиции для доказательства того, что предлагаемый состав композиции является наилучшим для достижения заявляемого технического результата. В качестве эталона сравнения использован прототип (пример 6).

Из таблицы следует, что использование на практике покрытия, образованного на основе предлагаемой композиции, позволяет по сравнению с прототипом повысить показатель огнестойкости по потере массы при возгорании в 18-28 раз и отнести покрытие к первой группе негорючести (покрытие по прототипу относится ко второй группе негорючести), что свидетельствует о его высокой огнестойкости. Водостойкость по сравнению с прототипом увеличилась в 3,2-4,7 раза, адгезия к деревянной поверхности возросла на 37,5-75%, а кислотостойкость в соответствии с международными стандартами соответствует классу AA, что в целом свидетельствует о высокой атмосферостойкости покрытия. Время высыхания покрытия при 18°C и толщине его слоя 0,5 мм сократилось в 21,2-36 раз, а расход состава сократился в 2,0-3,3 раза.

В зависимости от цветовой гаммы исходного озерного диатомита можно получать покрытия коричневого, оранжевого, белого, бежевого оттенков, бесцветные, что важно для архитектурных деталей деревянного зодчества. Покрытие эффективно защищает деревянные строительные конструкции от воздействия огня, атмосферных осадков и гниения. Покрытие не содержит токсичных компонентов.

Экономическая эффективность и технологичность заявляемой композиции обусловлена ее малокомпонентностью, использованием доступного природного сырья, снижением энергозатрат и упрощением технологии получения огнезащитного покрытия при обеспечении экологической безопасности.