Антипирен что это такое
Что такое антипирены и где их применяют
Существует большое количество давно известных и вновь созданных препаратов, способных повысить огнезащиту дерева, пластмассы, тканей, металлов и других материалов. Общепринятое название для каждого представителя этой группы – антипирен.
Антипиренами могут быть вещества, абсолютно разные по природе и механизму действия. Общее между ними лишь то, что они препятствуют горению, снижая вероятность возникновения пожара.
Определение и свойства
Слово «антипирен» состоит из двух греческих корней, означающих «против» и «огонь». Главная задача антипиренов – исключить возгорание или подавить уже начавшийся процесс.
Воздействие на материал может быть классическим физическим, обычным химическим или включать в себя элементы обоих видов явлений. Добавки работают как в газовой, так и в других фазах, что определяется спецификой обрабатываемого объекта и характеристиками самого средства.
Механизм действия
Горение – это быстро идущая реакция окисления, для осуществления которой нужна высокая температура и избыток кислорода. Процесс носит самостоятельно ускоряющийся характер из-за огромного количества выделяющейся теплоты.
Прекратить горение можно, если не допускать повышения температуры или закрыть доступ кислорода из воздуха.
Антипирены для древесины, других материалов могут состоять из одного компонента или сочетать несколько веществ.
Основное соединение поглощает избыток тепла, уменьшая термическое воздействие на субстрат; второй компонент может усиливать действие первого, выполнять функции синергиста. Существуют трехкомпонентные средства, в которых присутствует добавка, уменьшающая расход главных реагентов.
Высокую эффективность при пожарах проявляют вспучивающиеся средства, которые при нагревании многократно увеличиваются в объеме.
Такие антипирены покрывают застывшим пенным слоем поверхности металлических или деревянных конструкций, изолируют их от термического действия, перекрывают доступ кислорода.
В зависимости от агрегатного состояния к продаже предлагаются антипирены в виде порошков, таблеток, однородных растворов, суспензий, гранул, аэрозолей.
Виды антипиренов
Несмотря на увеличивающееся количество новых составов, в мировой практике, по-прежнему, доминирует использование давно известных средств.
Примерно половину объема от общего производства антипиренов составляют неорганические соединения:
Свойства минеральных веществ, проявляющиеся в увеличении огнестойкости, объясняются хорошей адгезией, высокой температурой разложения, образованием в результате негорючих продуктов.
Например, гидроксид алюминия – антипирен образует после термического распада тугоплавкий оксид и пары воды. Оба компонента способствуют повышению огнестойкости.
Вода понижает температуру пламени, пар создает препятствие для доступа пламени к материалу. Оксид алюминия обладает большой термостойкостью, защищает субстрат от возгорания.
Аналогичным образом действуют остальные неорганические антипирены, многие соединения проявляют при этом действие антисептиков.
Остальные средства имеют синтетическую органическую природу. Среди них около 25 % общемирового объема составляют галогенсодержащие продукты, около 20 % — антипирены со связанным фосфором; в небольших количествах применяются азотсодержащая органика.
С присутствием галогенов и фосфора
Галогенпроизводные огнестойкие вещества содержат атомы брома или хлора, в большей или меньшей мере негативно влияют на окружающую среду.
В некоторых европейских странах в последние годы ввели запрет на использование препаратов с галогенами, что обусловлено обнаруженной возможностью превращения при высоких температурах в опасные канцерогены. Особенно ограничения касаются антипиренов, содержащих хлор.
В некоторых источниках можно увидеть доводы о безопасности применения бромсодержащей органики, по сравнению с хлорпроизводными соединениями.
Бромпроизводные обладают меньшей летучестью, разлагаются в небольшом диапазоне температурных значений, обеспечивают лучшую защиту, остаются часто используемым антипиренами, особенно, для полимеров.
Фосфорсодержащие органические представители антипиренов так же могут содержать атомы галогенов, в большинстве случаев относятся к эфирам и их производным.
Часть таких антипиренов при нагревании выделяет пары воды, понижающие температуру среды, превращается при этом в полифосфаты, защищающие материал от возгорания.
Другая фосфорсодержащая органика предотвращает горение при испарении и нейтрализации свободных радикалов пламени, аналогично влиянию галогенпроизводных препаратов.
Вещества нового поколения
Большую популярность набирают препараты нового поколения:
Представители интумесцентной группы относится к полностью безвредным веществам. При повышении температуры они увеличиваются в объеме, образуют застывшую пену, которая преграждает путь пламени.
Слой кокса не может перегреваться, пропускать кислород к материалу, горение исключается полностью. Примером таких средств является смесь полифосфата аммония и пентаэритрита, пентаборат аммония.
Все они образуют огнезащитные пенококсы. Среди нового поколения интумесцентов в качестве антипиреновой пропитки для дерева хорошо зарекомендовали себя окисленные крахмальные реагенты, известные под аббревиатурой ОКР, а также окисленные лигнины, обозначаемые как ОЛ.
Цена на экологически чистые антипирены для древесины и полимеров пока еще велика, по мере усовершенствования технологии их получения стоимость будет неуклонно уменьшаться.
Термостойкие нанокомпозиты антипиренового характера включают в полимерную матрицу мизерные частицы силикатов между слоями полимеров, поэтому они называются органически-модифицированными слоистыми силикатами, обозначаются как ОМСС.
Производство таких соединений впервые было запущено в Японии, в настоящее время метод внедрен на многих высокотехнологичных предприятиях.
Сферы применения
В связи с неуменьшающимся материальным ущербом от пожаров, большим количеством страдающих людей спрос на антипирены постоянно растет.
Гораздо проще провести обработку материалов и предупредить происшествия, чем проводить колоссальную работу другого рода по предотвращению пожаров.
Антипиреновые средства применяются по отношению ко всем материалам, как традиционным, так и недавно созданным.
Для дерева
В нашей стране по-прежнему широко используются древесные конструкции; композиты на основе древесины. Для обработки дерева применяется два основных приема:
В продаже имеется большой выбор пропитывающих растворов, которые могут не вымываться из дерева совсем, сниматься постепенно водой или растворителями с различной скоростью.
Чаще растворы антипиренов приготавливают на водной основе потому, что растворители сами по себе легко воспламеняются. Рассчитывать на полное их испарение из глубинных слоев древесины не всегда возможно.
Идеальный способ нанесения антипиренов – пропитка древесного сырья в производственных условиях на предприятиях, имеющих лицензию. Можно проводить обработку готовых изделий дома, но в труднодоступных местах это сделать сложно.
Наружные покрытия можно наносить в виде грунтовок, пастообразной массы, лакокрасочной продукции. Внешний вид дерева при этом маскируется. Кому-то декорирование поверхности нравится, другие предпочитают покупать древесный материал после пропитки в производственных условиях.
Для пластика
Актуальны проблемы снижения воспламеняемости, способности поддерживать горения пластмассовых материалов. Для пластика предназначено огромное количество антипиренов поверхностного нанесения или введения в технологический процесс производства.
Среди популярных средств известны следующие:
Все предлагаемые антипирены в обязательном порядке имеют сертификаты, в которых указаны характеристики, рекомендуемые для обработки материалы, условия применения и нанесения.
Качество средств должно соответствовать нормативным требованиям, обеспечение которых проверяется на основе общегосударственных стандартов.
Антипирен
Натуральное дерево и материалы на его основе широко используются в частном строительстве. Это заборы и ограждения, автомобильные навесы, хозяйственные постройки, беседки, веранды, террасы, дома и бани из профилированного бруса, оцилиндрованного и рубленого бревна. Среди причин популярности конструкций из дерева можно выделить эстетичность, экологическую безопасность, длительный срок службы.
Однако несмотря на целый ряд преимуществ, дерево не может похвастаться огнестойкостью. Деревянные конструкции быстро воспламеняются и длительное время поддерживают горение. Решить эту проблему помогает пропитка дерева антипиренами.
Виды и состав антипиренов
Антипирены — это вещества, которые препятствуют воспламенению и возгоранию, не дают пламени распространяться, способствуют самостоятельному затуханию огня.
В состав антипиренов для обработки входят:
В зависимости от принципа действия огнезащитные составы бывают двух типов:
Огнезащитные материалы могут использоваться по отдельности или входить в состав комбинированного средства, которое действует комплексно. Такие пропитки являются самыми эффективными.
Обратите внимание. Помимо способности к самозатуханию и повышению температуры воспламенения огнезащитные составы при резком нагревании вспучиваются, образуя на поверхности корку, которая блокирует доступ кислорода и мешает распространению огня.
Роль антипиренов в деревянном домостроении
Пожарозащитные материалы выпускаются в разных формах — в виде лака, краски, мастики, пасты, жидких пропиток. Большой выбор видов антипиренов дает возможность выполнять обработку как пиломатериалов, так и готовых сооружений.
Например, профилированный брус после сушки в пропарочной камере отправляют в автоклав, где создают отрицательное давление. Таким образом из пор удаляют пузырьки воздуха. После этого, поддерживая вакуум, камеру с брусом наполняют пожарозащитным веществом. Под действием избыточного гидравлического давления жидкость легко проникает в структуру материала, покрывая его поверхность и запечатывая поры.
Конечно, надежнее всего использовать уже подготовленные пиломатериалы, но если нет такой возможности, то огнезащиту можно проводить и после окончания стройки. В процессе возведения проводится обработка пиломатериалов только в тех местах, которые потом будут недоступны впоследствии, например, пазы в бревнах. Основная же часть работ по пожарозащите проводится после того, как будет собрана коробка, накрыта крыша, вставлены окна и двери.
В бытовых условиях жидкие пропитки наносятся на доски или сооружения с помощью:
Эти методы не гарантируют долгосрочной огнезащиты, так как ингибитор остается только на поверхности и не проникает глубоко в структуру. Но даже такая защита позволяет снизить опасность пожара — при возгорании необработанных конструкций от появления сквозных трещин до полного обрушения перекрытий проходит всего 14-18 минут. Экспериментальным путем доказано, что несущие конструкции и элементы, обработанные пожарозащитой, воспламеняются и горят медленнее. При этом от начала возгорания до момента обрушения проходит от 40 до 50 минут. Этого времени достаточно, чтобы принять меры для ликвидации огня, эвакуации людей, находящихся в здании, спасения ценного имущества.
В процессе эксплуатации дома, бани и хозпостройки из бруса или бревна рекомендуется регулярно обрабатывать огнезащитными пропитками. Частота обработки зависит от формы и типа огнезащиты.
Важно! Если речь идет об огнезащите композитов, которые содержат стружку или опилки, то вещества, препятствующие воспламенению, вводятся в них на стадии изготовления. Повторная обработка сооружениям и покрытиям из ДПК, планкена, декинга, паркета, гусварблока, как правило, не требуется.
Какие антипирены нужно выбирать
Выбор огнезащитных составов осуществляется с учетом сорта, типа, плотности древесины. Например, дуб загорается довольно медленно даже без дополнительной защиты, а вот еловая или сосновая доска сгорает в течение нескольких минут.
При выборе вида защиты нужно учитывать:
Огнебиозащита
Очень часто можно найти на прилавках магазинов комбинированные пропитки, в которых содержится антипирен и антисептик. Первый увеличивает сопротивляемость материалов огню, второй — делает дерево неподходящей средой для обитания жучков-древоточцев, предотвращает образование плесневого грибка.
Такие материалы оказывают комплексное воздействие:
Приобретать по-отдельности антисептики с антипиренами не имеет смысла, так как это не только повышает затраты на защиту, но и увеличивает время на его обработку.
Дополнительная информация. Некоторые ингибиторы могут слегка изменять цвет дерева, придавая ему желтый или красноватый оттенок. При этом они не являются финишными, то есть обработанную ими древесину можно красить, покрывать морилкой или лаком.
Огнебиозащита выпускается в виде водорастворимых пропиток или лакокрасочных материалов, например, лака или краски. Например, термостойкий лак Goodhim Texture 550. Он применяется для внутренней декоративной отделки, огне- и биозащиты конструкций и сооружений из дерева. Однако таким лаком не рекомендуется покрывать полы из-за низкой устойчивости декоративного покрытия к истиранию и износу.
Лучше всего сначала провести обработку дерева огнебиозащитой, а потом покрыть его огнестойким лаком. Такой подход позволяет получить наилучший эффект и продлить срок действия огнебиозащиты.
Антипирен
Что это такое
Согласно ГОСТ 12.1.033-81, устанавливающего терминологию в сфере пожарной безопасности, антипирен – это вещества или смеси, добавляемые в материал (вещество) органического происхождения для снижения его горючести.
Антипирены нужны как добавки, способные изменить характеристики горючести древесины, тканых материалов, полимеров, предстоящая эксплуатация, применение которых связано с возможным риском контакта с источниками открытого пламени, очагом возгорания; или воздействия высокотемпературного теплового потока, способного привести к пиролизу, воспламенению этих органических веществ.
Древесина пропитанная антипиреном не поддерживает горение
Механизм действия
Механизм действия антипиренов основан на следующих принципах:
Область применения
Основной областью применения антипиренов является огнезащита кабеля и кабельных линий, древесины, металлических конструкций; органических тканей, когда антипирены являются компонентами огнезащитных красок, штукатурок, паст (мастик), лаков, пропиток, огнестойких герметиков.
Зачастую в рекламных целях компании производители называют товарные огнезащитные составы, смеси, используя звучное иностранное слово – антипирен, хотя он является лишь компонентом такой продукции.
Кроме того, антипирены вводят в состав термостойких, трудногорючих полимеров, пластиков для придания этих полезных свойств, при использовании в качестве компонентов бытовой, промышленной электронной, радиотехники, изоляции кабельной продукции, деталей транспортных средств; там, где к свойствам применяемых материалов предъявляют высокие требования пожарной безопасности.
Главная задача использования антипиренов – это эффективное воспрепятствование воспламенению, возгоранию органических веществ; замедление распространения огня, вплоть до самостоятельного затухания пламени на поверхностях материалов, покрытых или пропитанных огнезащитными составами.
Более подробно об огнезащите и огнезащитных материалах читайте в разделе
«Огнезащита»
Антипирены можно разделить на виды по назначению:
Кроме того, антипирены подразделяют на инертные и активные, что вступают в химические реакции с защищаемыми материалами.
Характеристики
Основные свойства, которым должны соответствовать антипирены:
К дополнительным характеристикам антипиренов относят способность повышать стойкость защищаемых материалов к атмосферному воздействию, ультрафиолетовому излучению, обладание диэлектрическими свойствами.
Состав
По химическому составу антипирены можно разделить на несколько основных групп:
Кроме того, используются такие вещества, химические соединения:
А также многие другие соединения, в основном подбираемые специалистами компаний производителей огнезащитной продукции опытным путем для конкретных защищаемых конструкций, затем сертифицируемые в составе огнестойких материалов техническими условиями.
В промышленности, строительстве обычно используют антипирены не в свободном виде, а как основные компоненты огнезащитных растворов, покрытий, в том числе используя смеси нескольких антипиренов; добавляя химические соединения, усиливающие действие антипиренов, снижающие расход, повышающие адгезию, придающие другие полезные свойства, например, стойкость к ультрафиолетовому облучению.
Как выбрать для древесины
Выбор полностью зависит от способа обработки древесины, которых всего два – глубокая огнезащитная пропитка в автоклавных ванных, или поверхностное нанесение с помощью промышленных распылителей (краскопультов), кистей, когда раствор антипирена проникает только в наружные слои.
Так как древесина – это не очень долговечный материал при неправильном обращении, эксплуатации деревянных конструкций, склонный к гниению, разрушению различными микроорганизмами, насекомыми, то для древесины стараются использовать те антипирены, что работают и как антисептик, успешно справляющийся с такими биологическими угрозами. Такие универсальные материалы получили собственное название – биопирен.
Важным документом при выборе огнезащитного материала для древесины служит сертификат пожарной безопасности, удостоверяющий к какой группе огнезащитной эффективности он относится – к I или II, что значительно влияет не только на перевод дерева в трудносжигаемое или трудновоспламеняемое состояние, но и на сроки повторной обработки.
Источник: ГОСТ 12.1.033-81 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Термины и определения.
Антипирены для дерева: как способ огнезащиты
Антипирены для древесины – это простые вещества, химические соединения, в основном неорганического происхождения, которые разными способами внедряются в поверхностный слой и внутреннюю структуру древесины, приводя к резкому снижению параметров горючести материала.
На основе антипиренов разрабатываются и используются составы для защиты древесины:
Назначение веществ – применение для древесины антипиренов позволяет выполнять как поверхностную, так и глубокую огнезащитную пропитку конструктивных материалов и элементов отделки интерьера в жилищном и промышленном строительстве, а также в процессе производства материалов для снижения горючести деревянных частей.
Многие огнезащитные составы часто кратко именуют антипиренами, необходимыми для пропитки, обработки древесины и материалов, изготавливаемых на ее основе.
Испытание образцов древесины обработанной антипиренами
Составы
Каждый разрабатываемый огнезащитный состав имеет свою уникальную рецептуру, наименование и марку изготовителя.
В России из-за высокой стоимости редко применяются импортные средства обработки древесных материалов, зато повсеместно востребованы отечественные составы – сухие смеси, готовые растворы, краски, лаки для огнезащиты древесины, нисколько не уступающие по основным техническим характеристикам, включая показатели долговечности эксплуатации покрытий.
Изучая наименования и марки средств защиты древесины от огня, где в выходных данных часто, хотя и далеко не всегда указаны основные ингредиенты рецептурного состава, можно составить список наиболее неоднократно встречающихся антипиренов – от простых веществ до различных химических соединений:
Кроме солей неорганических кислот, являющихся в основной массе минеральными удобрениями, других антипиренов, в рецептуру составов для защиты древесины от огня, вносят поверхностно-активные вещества, что используются как смачиватели; промышленные красители, необходимые для контроля работ по нанесению на поверхность строительных конструкций.
Основные свойства и характеристики
Технические характеристики средств защиты древесины от огня и пиролиза в результате высокотемпературного нагрева:
Все эти свойства в то или иной мере присущи всем пропиточным и покрывным материалам, в основе рецептуры которых используются антипирены. Однако, без опыта применения довольно сложно сразу подобрать оптимальное по характеристикам огнезащитное средство для древесины.
Поэтому при отсутствии проектных решений стоит обратиться за консультацией к специалистам предприятий, выполняющих работы по огнезащите металлических конструкций, древесины, тканей на основании лицензионных разрешений МЧС РФ.
Существует два вида огнезащитных составов, основой которых служат вещества, химические соединения, являющиеся антипиренами:
Способ несения – малярными кистями, валиками, разбрызгиванием строительными краскопультами, как правило, на два слоя со значительным периодом сушки покрытия между проведением повторного нанесения огнезащитного состава.
По окончании работ по повышению стойкости к кратковременному воздействию огня строительных конструкций, отделочных элементов антипиренами такого вида пропитывается исключительно поверхностный слой древесины.
Кроме того, огнезащитный состав может быть одним из двух видов по качеству пропитки древесины, что определяется переводом обрабатываемых материалов:
Это достигается методом глубокой пропитки или многократным покрытием древесных поверхностей современными составами, которые имеют сертификат соответствия требованиям ПБ на такую группу эффективности огнезащиты.
ВЫВОД: Для строителей, заказчиков, собственников объектов, где проводится огнезащитная обработка пиломатериалов, строительных конструкций из древесины, лучшим выбором служит использование огнезащитных материалов I группы эффективности огнезащиты, из-за значительного увеличения периода до следующей обработки, требуемой противопожарными нормами.
Требования нормативных документов
Необходимость, организация, сроки проведения обработки строительных конструкций, отделочных материалов из древесины, методики испытаний огнезащитных составов указаны в следующих законодательных актах, противопожарных нормах:
При проведении сертификационных испытаний материалов, огнезащитных составов, используемых для их обработки, также руководствуются требованиями:
Большое количество нормативных требований к огнезащитным веществам, материалам для обработки древесины связаны с тем, что они включены в перечень продукции, что обязательно подлежит сертификации в области ПБ.
Расход для обработки древесины
Определение фактического расхода огнезащитных растворов, составов, покрытий на основе антипиренов для обработки древесных материалов осуществляется компаниями изготовителями такой продукции опытным путем.
Это связано с тем, что каждый огнезащитный состав для пропитки, краска на водно-дисперсионной основе, огнезащитный лак для древесины в силу своих характеристик по-разному впитывается, проникает внутрь, задерживается на обрабатываемой поверхности по площади.
По результатам многократного тестирования определяется минимальный/максимальный или усредненный расход, который и указывается в данных сертификата пожарной безопасности.
Но, следует учитывать, что на практике, в зависимости от породы древесины, разной по плотности; влажности, температуры среды, самого обрабатываемого пиломатериала, готовых конструкций крыш, кровель зданий, фактический расход может отличаться от данных, указанных в сертификате; чаще всего в большую сторону (смотрите таблицу).
Сводная таблица
| Название | Группа огнезащиты | Расход | Применение | Выпуск | Срок эксплуатации | Свойства |
| МС (0-1) | II | Сухая смесь – 80–150 г/м 2 |
Готовый раствор – 0,32–0,58 л/м 2
Готовый раствор – 0,24–0,64 л/м 2
Канистры 5–30 л, бочки 200 л
Сухие смеси без красителя
нанесение
Водорастворимый, бесцветный, матовый
0,3 кг/м 2
нанесение
Не окрашивает древесину
0,18 кг/м 2
Снаружи – до 5 лет
Тонирует светлую древесину в янтарный цвет
0,3 кг/м 2
0,3 кг/м 2
Готовый раствор – 0,33–1,14 л/м 2
Растворы, сухие смеси без красителей
Готовый раствор – 0,38–1,2 л/м 2
Растворы, сухие смеси без красителей
Готовый раствор – 0,65–0,74 л/м 2
Окрашивает древесину в темные декоративные тона
0,15 кг/м 2
Тонирует древесину в красный цвет
0,3 кг/м 2
0,3 кг/м 2
0,25 кг/м 2
Цвет раствора – красный
0,18 кг/м 2