Огнезащита древесины. Антипирирование

Одно из негативных свойств древесины как материала - способность ее к вспышке.

Это обусловлено содержанием органических веществ, которые входят в состав клеточных стенок древесины. При действии источников огня происходит нагревание древесины, которая сопровождается термическим разложением. При 100-120° Из из древесины испаряющаяся влага, которая находится в полостях и клеточных стенках древесины. При последующем повышении температуры наступает начальная стадия пиролиза древесины - из нее выделяются такие газообразные легко горючие соединения, как метан, этан, окисел углерода. При нагревании сверху 300° Из из нее обильно выделяются основные продукты пиролиза - древесный спирт, уксусная кислота, ацетон, смолистые вещества и древесный уголь. При свободном доступе кислорода воздуха продукты термического разложения сгорают с выделением большого количества тепла и появлением пламени. Опытами установлено, что воспламенение древесины при 175-200° Из происходит через 15-40 мин, а при температуре выше 400° Из - в течение нескольких секунд. Без доступа кислорода воздуха древесина не воспламенялась и при ее нагревании происходит ее сухая перегонка с выделением ряду ценных продуктов.

Химическая защита древесины от вспышки заключается в нанесении на ее поверхность или введении у нее химических веществ, которые владеют огнезащитными свойствами. Химические вещества, употребимые для защиты древесины от огня, получили название антипирени, а сам процесс защиты - антипирирование древесины.

Антипирирование древесины осуществляют двумя способами: поверхностным покрытием огнезащитными составами и пропиткой древесины растворами антипиренов. Поверхностное покрытие огнезащитными составами добавляет деревянным конструкциям частичную сопротивляемость действия огня, поскольку оно защищает древесину от непосредственного столкновения с огнем и препятствует свободному доступу кислорода воздуха, который поддерживает горение. При наличии небольших источников огня (тлеющие окурки, спички, короткое замыкание, в электросети и др.) Воспламенения древесины и распространения огня в защищенных конструкциях не происходит.

Глубокая пропитка древесины, осуществляемая в пропиточных цилиндрах под давлением и в горяче-холодных ваннах, обеспечивает хорошую защиту от вспышки. В этом случае пропитана антипиренами древесина, независимо от источника огня, не воспламенялась, а только обугливает и не способная к распространению огня.

Механизм защиты антипиренов от вспышки детально не изучен. Известно, что при действии высоких температур в зависимости от вида огнезащитного состава могут происходить следующие физические изменения:

антипирен начинает плавиться при температуре ниже точки возгорания древесины с образованием глазури, которая покрывает ее и что перерывает связь с кислородом воздуха;

огнезащитное вещество раскладывается под воздействием высоких температур, выделяя большое количество инертных газов, эти газы уменьшают относительное содержание летучих продуктов пиролиза в поверхности древесины, вследствие этого горячая смесь не воспламенялась;

в процессе плавления и испарения антипирена потребляется большое количество тепла, в результате этого температура поверхностных слоев древесины не достигает предельных величин, при которых происходит ее воспламенение;

огнезащитное вещество, которое находится на поверхности древесины, препятствует нормальному доступу кислорода воздуха к источнику горения.

Продукты разложения древесины, в нарушение защитной пленки, под давлением выбрасываются в окружающую среду и сгорают на некотором расстоянии от нее и вследствие этого вспышка древесины не происходит.

Исходя из этих положений, наилучшими огнезащитными составами будут вещества, которые при действии высоких температур раскладываются с выделением инертных газов и образуют защитную пленку на поверхности древесины. Например, фосфорнокислий аммоний при нагревании выделяет аммиак, который не поддерживает горение древесины, и фосфорные кислоты, которые покрывают древесину (или уголь) защитной пленкой.

Огнестойкость строительных конструкций характеризуется временами, в течение которого при пожаре они способны выдерживать необходимые нагрузки, не разрушаясь. Незащищенные деревянные конструкции имеют достаточно высокий предел огнестойкости- 20-70 мин. Но большой недостаток деревянных конструкций в том, что они способны к последующему распространению огня и могут служить сами источником пожара. В результате защитной обработки древесины антипиренами огнестойкость деревянных конструкций может быть повышена в 3-4 разы. При этом пропитана огнезащитными составами древесина, поддаваясь действию огня, медленно тлеет, не давая пламя, после удаления источника огня древесина быстро гаснет.

Оригинал

Огнезащитные Материалы

Компания АЗАМАТ