RU2198193C2 - Fire-retardant foaming coating composition - Google Patents
Fire-retardant foaming coating composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198193C2 RU2198193C2 RU2001105153A RU2001105153A RU2198193C2 RU 2198193 C2 RU2198193 C2 RU 2198193C2 RU 2001105153 A RU2001105153 A RU 2001105153A RU 2001105153 A RU2001105153 A RU 2001105153A RU 2198193 C2 RU2198193 C2 RU 2198193C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- fire
- resin
- substance
- binder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, точнее к вспенивающимся полимерным покрытиям, оказывающим огнезащитное действие при защите древесины и теплоизолирующее действие при защите металлических конструкций в целях повышения предела их огнестойкости при возникновении пожара. The invention relates to the chemical industry, more specifically to expandable polymer coatings that have a fire retardant effect in protecting wood and an insulating effect in protecting metal structures in order to increase their fire resistance in case of fire.
Наиболее широко такие покрытия применяются при строительстве гражданских и промышленных зданий, а также в авиации, железнодорожном транспорте, судостроении. Most widely, such coatings are used in the construction of civil and industrial buildings, as well as in aviation, railway transport, shipbuilding.
В настоящее время известен ряд огнезащитных составов, способных под действием высоких температур (250-300oС) вспениваться с образованием теплозащитного коксового слоя, толщина которого в 20-25 раз превосходит толщину исходного покрытия. При этом коксовый слой обладает высокими теплоизолирующими свойствами, благодаря чему предотвращает распространение тепла по защищаемым конструкциям.Currently, a number of fire retardant compositions are known that are capable of foaming under the action of high temperatures (250-300 o C) with the formation of a heat-protective coke layer, the thickness of which is 20-25 times the thickness of the original coating. At the same time, the coke layer has high heat-insulating properties, thereby preventing the spread of heat through the protected structures.
Однако имеющиеся на сегодняшний день огнезащитные составы имеют ряд недостатков. В частности, большинство огнезащитных составов, имеющих достаточно неплохие показатели по жаропрочности и огнестойкости, как правило, содержат в своем составе в качестве вспенивающей системы токсичные и экологически опасные вещества, такие как дициандиамид. However, currently available flame retardants have several disadvantages. In particular, most flame retardants, which have fairly good indicators of heat resistance and fire resistance, as a rule, contain toxic and environmentally hazardous substances, such as dicyandiamide, as a foaming system.
Известен огнезащитный вспучивающийся состав (патент РФ 2001084, МПК C 09 D 161/30, 1993 г.), содержащий в качестве связующего водорастворимую меламиномочевиноформальдегидную смолу, п-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, в качестве вспенивающей системы фосфат аммония, уротропин, сорбит или маннит, дициандиамид, буру, каолин, стекловолокно и воду. Known fire retardant intumescent composition (RF patent 2001084, IPC C 09 D 161/30, 1993), containing as a binder a water-soluble melamine urea-formaldehyde resin, p-tert-butylphenol formaldehyde resin, as a foaming system, ammonium phosphate, urotropine, sorbitol or mannitol dicyandiamide, buru, kaolin, fiberglass and water.
Известен также огнезащитный вспучивающийся состав для покрытия деревянных поверхностей (патент РФ 2119516, МПК C 09 D 5/18, 161/24, 161/28; С 09 К 21/10, 21/12, 1998 г.), содержащий водорастворимые мочевиноформальдегидную, мочевиномеламиноформальдегидную или карбамидоформальдегидную смолу, аммофос или полифосфат аммония, пентаэритрит или пентрол, каолин, п-трет-бутилфенолформальдегидную смолу, цианурат меламина или дициандиамид, фторид аммония или смесь фторида аммония с бифторидом аммония и воду. Also known fire retardant intumescent composition for coating wooden surfaces (RF patent 2119516, IPC C 09
Содержащийся в приведенных выше составах дициандиамид обеспечивает им достаточно неплохую огнестойкость, однако делает их токсичными и практически неприемлемыми с экологической точки зрения. The dicyandiamide contained in the above formulations provides them with quite good fire resistance, but makes them toxic and practically unacceptable from an environmental point of view.
Также надо отметить, что дициандиамид ввиду его токсичности и сложной технологии изготовления практически не производится и является дефицитным и дорогостоящим компонентом. It should also be noted that dicyandiamide due to its toxicity and complex manufacturing technology is practically not produced and is a scarce and expensive component.
Кроме того, эти составы предназначены для защиты или металлических, или деревянных конструкций и не являются универсальными. In addition, these compounds are designed to protect either metal or wooden structures and are not universal.
Известны огнезащитные составы не содержащие дициандиамида, но данные составы имеют не достаточно высокие показатели по огнестойкости и жаропрочности, а также имеют значительное водопоглощение, что ухудшает их адгезионные свойства в процессе эксплуатации. Known flame retardants not containing dicyandiamide, but these compositions have not high enough fire resistance and heat resistance, and also have significant water absorption, which impairs their adhesive properties during operation.
Так известен огнезащитный вспучивающийся состав (патент РФ 1712380, МПК C 09 D 161/24, 1992 г.), содержащий водорастворимые мочевиноформальдегидную или мочевиномеламиноформальдегидную смолу, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливинилацетатную эмульсию, фосфаты аммония, асбестовое волокно или каолин, стекловолокно, мочевину, пентрол и воду. So known fire retardant intumescent composition (RF patent 1712380, IPC C 09 D 161/24, 1992), containing water-soluble urea-formaldehyde or urea-melamine-formaldehyde resin, carboxymethyl cellulose sodium salt, polyvinyl acetate emulsion, ammonium phosphates, asbestos fiber, or asbestos fiber and water.
Этот состав не содержит дициандиамида, однако его показатели по огнестойкости и жаропрочности не достаточно высоки. This composition does not contain dicyandiamide, however, its indicators for fire resistance and heat resistance are not high enough.
Кроме того, толщина сырого покрытия этого состава составляет 5-6 мм при расходе 7,5 кг/м2, что приводит к неоправданным дополнительным материальным затратам.In addition, the thickness of the wet coating of this composition is 5-6 mm at a flow rate of 7.5 kg / m 2 , which leads to unjustified additional material costs.
Также надо отметить, что покрытие, выполненное данным составом, имеет значительное водопоглощение, что приводит к постепенному снижению адгезионных свойств в процессе эксплуатации. Так, в течение 6 месяцев эксплуатации адгезия при отрыве покрытия снижается в среднем на 12%, а через 12 месяцев на 20% и составляет 3,0-4,2 кгс/см2. Это сужает технологические возможности состава, ограничивая сферу его применения металлическими конструкциями, на которые действуют только статические нагрузки.It should also be noted that the coating made by this composition has a significant water absorption, which leads to a gradual decrease in adhesive properties during operation. So, during 6 months of operation, adhesion at separation of the coating decreases on average by 12%, and after 12 months by 20% and amounts to 3.0-4.2 kgf / cm 2 . This narrows the technological capabilities of the composition, limiting the scope of its application to metal structures, which are subjected only to static loads.
Еще одним недостатком данного состава является то, что он предназначен только для защиты металлических конструкций и совершенно не приемлем для защиты деревянных конструкций. Another disadvantage of this composition is that it is intended only to protect metal structures and is completely unacceptable for the protection of wooden structures.
Это обусловлено тем, что вследствие значительного водопоглощения покрытия происходит набухание верхних слоев древесины, а это в свою очередь резко снижает адгезионные свойства покрытия. Указанный недостаток приводит к тому, что через 6 месяцев адгезия покрытия на древесине равна 3 баллам (ГОСТ 15140-78), а через 12 месяцев - 4 баллам, т.е. через год эксплуатации происходит отслаивание покрытия на 70-75% деревянной поверхности. Кроме того, из-за большого веса покрытия (расход состава 7,5 кг/м2) наблюдается расслоение деревянных конструкций, установленных вертикально или под углом, и потолочных конструкций. Последний недостаток особенно актуален, если конструкция выполнена из многослойной фанеры или ДСП.This is due to the fact that due to significant water absorption of the coating, the upper layers of the wood swell, and this, in turn, sharply reduces the adhesive properties of the coating. This drawback leads to the fact that after 6 months the adhesion of the coating on wood is 3 points (GOST 15140-78), and after 12 months - 4 points, i.e. after a year of operation, peeling of the coating occurs on 70-75% of the wooden surface. In addition, due to the large weight of the coating (flow rate of 7.5 kg / m 2 ), there is a delamination of wooden structures installed vertically or at an angle, and ceiling structures. The latter drawback is especially relevant if the design is made of multilayer plywood or chipboard.
К тому же деревянные конструкции, толщина которых не превышает 3-6 мм, из-за большого веса покрытия подвергаются короблению. In addition, wooden structures, the thickness of which does not exceed 3-6 mm, are warped due to the large weight of the coating.
Известен также огнезащитный вспучивающийся состав для покрытий, не содержащий в своем составе токсичные вещества (п. РФ 2065463, МКИ C 09 D 5/18, 161/24, 161/30, С 09 К 21/10, 21/12, 1993 г.). Данный состав содержит (маc. %) в качестве аминоформальдегидной смолы водорастворимые мочевиноформальдегидную или меламиноформальдегидную смолу (19-40), полифосфат аммония (25-29), пентаэритрит или пентрол (12-17), каолин (5,5-6,5), п-трет-бутилфенолформальдегидную смолу (5-7), меламин (1,5-2,8), циануровую кислоту (1,6-3,5), аммелид (0,2-1,1), аммелин (0,3-0,7) и воду до 100, причем в случае покрытия металлических поверхностей состав дополнительно содержит 1,8-2,5 маc.% стекловолокна. Also known fire retardant intumescent composition for coatings that do not contain toxic substances (paragraph RF 2065463, MKI C 09
Описанный выше состав предназначен для теплоизоляции как металлических, так и деревянных конструкций при пожаре, он обладает небольшим водопоглощением и неплохой адгезией на отрыв. The composition described above is intended for thermal insulation of both metal and wooden structures in case of fire, it has little water absorption and good adhesion to separation.
Однако у этого состава достаточно большой расход при покрытии поверхности, кроме того, данный состав обладает недостаточно высокими огнезащитными свойствами. Огнестойкость стальных конструкций с данным огнезащитным покрытием и одним грунтовочным слоем составляет 45,5-49 мин, а средняя потеря массы образца с покрытием толщиной 0,5 мм по деревянной поверхности при горении согласно ГОСТ 16363-76 составляет 3,6-3,9 маc.%. However, this composition has a sufficiently large flow rate when coating the surface, in addition, this composition has not enough high flame retardant properties. The fire resistance of steel structures with this fire retardant coating and one primer layer is 45.5-49 min, and the average weight loss of a sample coated with a thickness of 0.5 mm on a wooden surface during combustion according to GOST 16363-76 is 3.6-3.9 wt. .%.
Наиболее близким к предлагаемому огнезащитному вспенивающемуся составу для покрытий по технической сущности и достигаемому результату является состав для огнезащитного покрытия, выбранный в качестве прототипа и содержащий в качестве связующего смолу, а в качестве вспенивающей системы (мас. ч.) многоатомный спирт (16,4-21,6), полифосфат аммония (39,0-45,4), мочевину (22,2-23,6), хлористый аммоний (6,0-8,0), борную кислоту (6,0-8,0) и наполнитель (3,6-4,6) (з.РСТ WO 00/27934, МПК C 09 D 5/18, пуб. 18.05.2000 г. ). The closest to the proposed fire retardant foaming composition for coatings by technical essence and the achieved result is a composition for a fire retardant coating, selected as a prototype and containing as a binder resin, and as a foaming system (wt.) Polyhydric alcohol (16,4- 21.6), ammonium polyphosphate (39.0-45.4), urea (22.2-23.6), ammonium chloride (6.0-8.0), boric acid (6.0-8.0 ) and filler (3.6-4.6) (Z. PCT WO 00/27934, IPC C 09
Данный состав не содержит токсичных веществ, он обладает повышенной адгезией к защищаемым поверхностям, длительным сроком хранения, небольшим расходом, однако его показатели по огнестойкости и жаропрочности не достаточно высоки. This composition does not contain toxic substances, it has increased adhesion to protected surfaces, a long shelf life, low consumption, but its fire resistance and heat resistance are not high enough.
В основу заявляемого изобретения положена задача - без применения токсичных компонентов обеспечить уменьшение расхода покрытия, улучшение адгезии к защищаемым поверхностям, при одновременном улучшении его огнезащитных свойств и обеспечении хороших физико-механических свойств. The basis of the claimed invention is the task - without the use of toxic components to reduce coating consumption, improve adhesion to protected surfaces, while improving its fire retardant properties and ensuring good physical and mechanical properties.
Технический эффект, который может быть достигнут в результате использования предлагаемого изобретения, заключается в повышении огнестойкости состава при одновременном уменьшении его расхода, улучшении адгезионных свойств, а также в создании универсального состава, пригодного как для деревянных, так и для металлических покрытий. The technical effect that can be achieved by using the present invention is to increase the fire resistance of the composition while reducing its consumption, improve adhesive properties, as well as to create a universal composition suitable for both wood and metal coatings.
Поставленная задача решается при создании огнезащитного вспенивающегося состава для покрытий, содержащего связующее, карбонизирующееся вещество, вспенивающий агент, наполнитель и растворитель, при этом состав в качестве связующего содержит дисперсию жидкого стекла в смоле или смеси смол, взятых в соотношении от 10:90 до 40:60 соответственно, а также содержит диспергатор, причем названные ингредиенты содержатся в следующем количественном соотношении, маc.%:
Связующее - 30 - 50
Карбонизирующееся вещество - 10 - 14
Вспенивающий агент - 31 - 37
Диспергатор - 3 - 5
Наполнитель - 3 - 5
Растворитель - Остальное
Применение в заявляемом составе в качестве связующего дисперсии жидкого стекла (смеси натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты) в смоле или смеси смол, а также диспергатора позволяет значительно повысить огнезащитные свойства состава, так как образование теплозащитного коксового слоя начинается уже при температуре свыше 100oС. Это происходит за счет того, что при нагревании состава свыше 100oС присутствующее в виде дисперсии в смоле или смеси смол жидкое стекло (смесь натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты) выделяет воду и образует неорганический негорючий кокс на основе кремния, который является более устойчивым к пламени, чем органический кокс на основе углерода, который образуется в составе по прототипу, что обеспечивает значительное повышение огнестойкости состава. Кроме того, выделение воды также способствует повышению огнестойкости состава.The problem is solved when creating a fire retardant foaming composition for coatings containing a binder, carbonizable substance, a foaming agent, a filler and a solvent, while the composition as a binder contains a dispersion of liquid glass in a resin or a mixture of resins taken in a ratio of from 10:90 to 40: 60, respectively, and also contains a dispersant, and these ingredients are contained in the following quantitative ratio, wt.%:
Binder - 30 - 50
Carbonizable - 10 - 14
Foaming Agent - 31 - 37
Dispersant - 3 - 5
Filler - 3 - 5
Solvent - Other
The use in the inventive composition as a binder dispersion of liquid glass (a mixture of sodium and potassium salts of silicic acid) in a resin or a mixture of resins, as well as a dispersant, can significantly increase the fire retardant properties of the composition, since the formation of a heat-protective coke layer begins already at temperatures above 100 o C. This is due to the fact that when the composition is heated above 100 o C is present as a dispersion in a resin or resin mixture of water glass (a mixture of sodium and potassium salts of silicic acid) and water extracts of azuet inorganic noncombustible silicon-based coke which is more resistant to fire than the organic carbon-based coke, which is formed as part of the prototype, which provides a significant increase in fire resistance of the composition. In addition, the release of water also helps to increase the fire resistance of the composition.
Необходимо также отметить, что соотношение в дисперсии жидкого стекла к смоле должно находиться в пределах от 10:90 до 40:60 соответственно, и только в этих пределах достигается повышение огнестойкости, которая для металлических конструкций в случае заявляемого состава составляет от 60 мин (без грунтовки) до 90 мин (с грунтовкой), тогда как в прототипе от 48 мин (без грунтовки) до 60 мин (с грунтовкой). При этом средняя потеря массы образца для деревянных конструкций с покрытием толщиной 0,25 мм при горении согласно ГОСТ 16363.76 составляет для заявляемого состава от 2,8 до 3,5%, для состава по прототипу от 4,0 до 5,6%. It should also be noted that the ratio in the dispersion of liquid glass to resin should be in the range from 10:90 to 40:60, respectively, and only within these limits an increase in fire resistance is achieved, which for metal structures in the case of the claimed composition is 60 minutes (without primer ) up to 90 min (with primer), whereas in the prototype from 48 min (without primer) to 60 min (with primer). The average weight loss of the sample for wooden structures with a coating thickness of 0.25 mm during combustion according to GOST 16363.76 is for the claimed composition from 2.8 to 3.5%, for the composition of the prototype from 4.0 to 5.6%.
Необходимо также отметить, что для получения вышеперечисленных показателей ингредиенты состава (связующее, карбонизирующееся вещество, вспенивающий агент, диспергатор, наполнитель и растворитель) должны содержаться в составе в строго определенных количественных соотношениях, указанных выше. It should also be noted that to obtain the above indicators, the ingredients of the composition (binder, carbonizable substance, blowing agent, dispersant, filler and solvent) must be contained in the composition in strictly defined quantitative ratios specified above.
Согласно изобретению целесообразно, чтобы в качестве смолы или смеси смол связующего заявляемый состав содержал смолы, выбранные из группы, включающей карбомидоформальдегидную бутилизированную смолу, полиэфирэпоксидную смолу, кремнийорганическую смолу и пентафталиевую смолу. According to the invention, it is advisable that, as a resin or a mixture of binder resins, the claimed composition contains resins selected from the group consisting of carbamide formaldehyde butylated resin, polyester epoxy resin, organosilicon resin and pentaphthalic resin.
При использовании данных смол достигаются наиболее высокие показатели по огнестойкости и расходу состава, так как эти смолы содержат низкое содержание остаточной воды и мало гигроскопичны. When using these resins, the highest fire resistance and composition rates are achieved, since these resins contain a low residual water content and are slightly hygroscopic.
В результате расход заявляемого состава составляет для дерева 150-300 г/м2 (толщина покрытия 0,25 мм), для металла 1250-1700 г/м2 (толщина покрытия 1,3-1,5 мм).As a result, the consumption of the claimed composition is 150-300 g / m 2 for a tree (coating thickness 0.25 mm), for a metal 1250-1700 g / m 2 (coating thickness 1.3-1.5 mm).
Согласно изобретению желательно, чтобы заявляемый состав в качестве карбонизирующегося вещества содержал многоатомный спирт (пентаэритрит или сорбит) и/или крахмал. According to the invention, it is desirable that the claimed composition as a carbonizable substance contain polyhydric alcohol (pentaerythritol or sorbitol) and / or starch.
Использование вышеперечисленных веществ в составе позволяет при сохранении высоких показателей по огнестойкости обеспечить его экологическую безопасность и общедоступность. The use of the above substances in the composition allows, while maintaining high fire resistance, to ensure its environmental safety and accessibility.
Согласно изобретению целесообразно, чтобы заявляемый состав в качестве вспенивающего агента содержал по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей фосфат аммония, полифосфат аммония, карбамид, борную кислоту, хлористый аммоний. According to the invention, it is advisable that the inventive composition as a blowing agent contains at least one substance selected from the group consisting of ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, urea, boric acid, ammonium chloride.
Введение в предлагаемый состав вышеперечисленных веществ обеспечивает ему повышение огнестойкости и уменьшает его расход за счет повышения газообразования и вспенивания. При этом использование борной кислоты не только повышает газообразование, но и повышает прочность сцепления с защищаемой поверхностью и предотвращает растрескивание защитного слоя в условиях действия высоких температур и огня. Кроме того, использование борной кислоты позволяет вспенивать заявляемый состав при более низких по сравнению с карбамидом и хлористым аммонием температурах, так как борная кислота разлагается при более низкой температуре с выделением большого количества азота, который начинает вспенивать состав. При дальнейшем повышении температуры начинают разлагаться карбамид и хлористый аммоний, которые дополнительно вспенивают огнезащитный состав, что в значительной степени способствует повышению огнестойкости состава. При этом борная кислота также является хорошим катализатором. Introduction to the proposed composition of the above substances provides him with an increase in fire resistance and reduces its consumption by increasing gas generation and foaming. In this case, the use of boric acid not only increases gas formation, but also increases the adhesion to the surface to be protected and prevents cracking of the protective layer under conditions of high temperatures and fire. In addition, the use of boric acid allows you to foam the inventive composition at lower temperatures compared with urea and ammonium chloride, since boric acid decomposes at a lower temperature with the release of a large amount of nitrogen, which begins to foam the composition. With a further increase in temperature, urea and ammonium chloride begin to decompose, which additionally foam the fire-retardant composition, which significantly contributes to an increase in the fire resistance of the composition. However, boric acid is also a good catalyst.
Согласно изобретению желательно, чтобы заявляемый состав в качестве диспергатора содержал диалкиловый эфир фосфорной кислоты. According to the invention, it is desirable that the claimed composition as a dispersant contains dialkyl ether of phosphoric acid.
Использование в качестве диспергатора диалкилового эфира фосфорной кислоты способствует повышению огнестойкости состава. The use of phosphoric acid dialkyl ether as a dispersant helps to increase the fire resistance of the composition.
Согласно изобретению желательно, чтобы заявляемый состав содержал в качестве наполнителя по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей диоксид титана, миканит, каолин, стекловолокно. According to the invention, it is desirable that the claimed composition contains as a filler at least one substance selected from the group comprising titanium dioxide, micanite, kaolin, fiberglass.
Применение в качестве наполнителя диоксида титана, миканита, каолина, стекловолокна обеспечивает повышение вязкости состава и улучшает его физико-механические свойства. The use of titanium dioxide, micanite, kaolin, glass fiber as a filler increases the viscosity of the composition and improves its physical and mechanical properties.
Согласно изобретению целесообразно, чтобы состав в качестве растворителя для металлических покрытий содержал по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей уайт-спирит, ксилол, ацетон, а для деревянных покрытий содержал воду. According to the invention, it is advisable that the composition as a solvent for metal coatings contain at least one substance selected from the group consisting of white spirit, xylene, acetone, and for wooden coatings contain water.
Использование в заявляемом составе в качестве растворителя вышеперечисленных веществ повышает его огнестойкость и улучшает физико-механические свойства. The use of the above substances as a solvent in the inventive composition increases its fire resistance and improves physical and mechanical properties.
Благодаря использованию в предлагаемом огнезащитном составе в качестве связующего дисперсии жидкого стекла (смеси натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты) в смоле или смеси смол, а также использованию в качестве вспенивающего агента борной кислоты и хлористого аммония, использованию в качестве диспергатора диалкилового эфира фосфорной кислоты, использованию в качестве наполнителя диоксида титана, миканита, стекловолокна, удалось повысить его огнезащитные свойства, снизить его расход, толщину наносимого слоя, а также обеспечить экологическую чистоту и общедоступность данного состава. Так за счет использования в огнезащитном составе в качестве связующего дисперсии натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты при нагревании образуется кокс на основе кремния, который является более устойчивым к пламени, чем кокс в прототипе на основе углерода. Так в прототипе огнестойкость покрытия для металлических конструкций составляет от 48 мин (без грунтовки) до 60 мин (с грунтовкой), а для настоящего состава от 60 мин (без грунтовки) до 90 мин (с грунтовкой), при этом средняя потеря массы образца для деревянных конструкций с покрытием толщиной 0,25 мм при горении согласно ГОСТ 16363.76 составляет для прототипа 4,0-5,6% (соответственно с грунтовкой и без), а для заявляемого состава 2,8-3,5%. Due to the use of liquid glass as a binder dispersion in the proposed flame retardant composition (a mixture of sodium and potassium salts of silicic acid) in a resin or a mixture of resins, as well as the use of boric acid and ammonium chloride as a blowing agent, the use of phosphoric acid as a dispersant of dialkyl ether, the use of as a filler of titanium dioxide, micanite, fiberglass, it was possible to increase its fire retardant properties, reduce its consumption, the thickness of the applied layer, and also provide ecological purity and general availability of this composition. Thus, due to the use of silicic acid as a binder dispersion of the sodium and potassium salts of silicic acid in the fire retardant composition, silicon-based coke is formed, which is more flame resistant than coke in the carbon-based prototype. So in the prototype, the fire resistance of the coating for metal structures is from 48 minutes (without primer) to 60 minutes (with primer), and for the present composition from 60 minutes (without primer) to 90 minutes (with primer), while the average weight loss of the sample for wooden structures with a coating thickness of 0.25 mm during combustion according to GOST 16363.76 is 4.0-5.6% for the prototype (with and without primer, respectively), and 2.8-3.5% for the inventive composition.
Введение в предлагаемый состав борной кислоты также повышает его огнестойкость и уменьшает его расход. Борная кислота разлагается с большим выделением азота, вспенивающего огнезащитный состав при более низких температурах, чем карбомид и хлористый аммоний, обеспечивая таким образом дополнительное вспенивание при более низких температурах. The introduction of the proposed composition of boric acid also increases its fire resistance and reduces its consumption. Boric acid decomposes with a large release of nitrogen, which foams the flame retardant at lower temperatures than carbamide and ammonium chloride, thus providing additional foaming at lower temperatures.
В результате расход предлагаемого состава составляет для дерева всего 150-300 г/м2, а для металла 1250-1700 г/м2.As a result, the consumption of the proposed composition is only 150-300 g / m 2 for wood, and 1250-1700 g / m 2 for metal.
Остальные физико-механические свойства предлагаемого состава не хуже, чем у вышеописанных аналогов и прототипа, о чем свидетельствуют следующие показатели (в скобках указаны показатели прототипа):
Условия вязкости по В3-4 до введения фосфата аммония при Т=20+5oС (ГОСТ8420-74), с - 15,9-22,7 - (22-42)
Адгезия по ГОСТ 15140-78, балл:
Через 10 дней после нанесения состава - 1(1-2)
Через 12 мес после нанесения состава - 1(1-2)
Время высыхания покрытия толщиной до 0,2 мм - 17-24
при Т=20+2oС, час - (24-36)
Жизнеспособность (без фосфатов аммония), мес - 6(6)
Токсичность (класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76) - 4(4)
Способность к отслаиванию - Не отслаивается - (Не отслаивается)
Использование в предлагаемом составе в качестве связующего дисперсии жидкого стекла (смесь натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты) в различных смолах, а также борной кислоты, талька (каолина), крахмала, мочевины (карбамида), хлористого аммония, диоксида титана в сочетании с другими компонентами позволило повысить огнестойкость покрытия и снизить расход без использования дорогостоящих, остродефицитных и токсичных ингредиентов, а также использовать данный состав для покрытия как деревянных, так и металлических конструкций.The remaining physical and mechanical properties of the proposed composition is not worse than that of the above analogues and prototype, as evidenced by the following indicators (in parentheses are indicators of the prototype):
The viscosity conditions in B3-4 before the introduction of ammonium phosphate at T = 20 + 5 o C (GOST 8420-74), s - 15.9-22.7 - (22-42)
Adhesion according to GOST 15140-78, score:
10 days after applying the composition - 1 (1-2)
12 months after application of the composition - 1 (1-2)
Drying time for coatings up to 0.2 mm thick - 17-24
at Т = 20 + 2 o С, hour - (24-36)
Viability (without ammonium phosphates), months - 6 (6)
Toxicity (hazard class according to GOST 12.1.007-76) - 4 (4)
Peeling ability - Non-peeling - (Non-peeling)
The use in the proposed composition as a binder dispersion of liquid glass (a mixture of sodium and potassium salts of silicic acid) in various resins, as well as boric acid, talc (kaolin), starch, urea (urea), ammonium chloride, titanium dioxide in combination with other components allowed to increase the fire resistance of the coating and reduce consumption without the use of expensive, severely deficient and toxic ingredients, and also to use this composition to cover both wooden and metal structures.
Дальнейшие цели и преимущества заявляемого огнезащитного состава станут ясны из последующего его подробного описания. Further goals and advantages of the inventive flame retardant composition will become apparent from its subsequent detailed description.
Заявляемый огнезащитный вспенивающийся состав для покрытий является продуктом на основе связующего (30-50 маc. %), карбонизирующегося вещества (10-12 маc.%), вспенивающегося агента (31-37 маc.%), диспергатора (3-5 маc. %), наполнителя (3-5 мас.%) и растворителя (до 100 маc.%). The inventive flame retardant foaming coating composition is a product based on a binder (30-50 wt.%), Carbonizable substance (10-12 wt.%), A foaming agent (31-37 wt.%), A dispersant (3-5 wt.%) ), filler (3-5 wt.%) and solvent (up to 100 wt.%).
При этом связующее представляет собой дисперсию жидкого стекла (смесь натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты) в смоле или смеси смол, в частности в карбомидоформальдегидной бутилизированной смоле (К-411), полиэфирэпоксидной смоле (ЭП-079), кремнийорганической смоле (К-60), пентафталевой смоле (ПФ-060) или смеси этих смол в различных вариантах и соотношениях. Использование такого связующего позволяет получить при нагревании неорганический негорючий кокс на основе кремния, более устойчивый к пламени, чем органический кокс на основе углерода в прототипе. In this case, the binder is a dispersion of water glass (a mixture of sodium and potassium salts of silicic acid) in a resin or a mixture of resins, in particular in carbamide-formaldehyde butylated resin (K-411), polyester epoxy resin (EP-079), and organosilicon resin (K-60) , pentaphthalic resin (PF-060) or a mixture of these resins in various variations and ratios. The use of such a binder allows you to get when heating inorganic non-combustible coke based on silicon, more resistant to flame than organic coke based on carbon in the prototype.
Карбонизирующееся вещество содержит по меньшей мере многоатомный спирт (пентаэритрит или сорбит) и/или крахмал, что снижает стоимость состава и не ухудшает его показателей. The carbonizable substance contains at least polyhydric alcohol (pentaerythritol or sorbitol) and / or starch, which reduces the cost of the composition and does not impair its performance.
В качестве вспенивающего агента в составе может использоваться по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей фосфат аммония, полифосфат аммония, карбамид, борную кислоту, хлористый аммоний. При этом использование борной кислоты способствует повышению вспенивающего эффекта. At least one substance selected from the group consisting of ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, urea, boric acid, ammonium chloride can be used as a blowing agent in the composition. The use of boric acid increases the foaming effect.
В качестве диспергатора в заявляемом составе может использоваться диалкиловый эфир фосфорной кислоты. As the dispersant in the claimed composition can be used dialkyl ether of phosphoric acid.
В качестве наполнителя в составе может использоваться по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей диоксид титана, миканит, каолин, стекловолокно. At least one substance selected from the group consisting of titanium dioxide, micanite, kaolin, fiberglass can be used as a filler in the composition.
В качестве растворителя в заявляемом составе для металлических покрытий может использоваться по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей уайт-спирит, ксилол, ацетон, а для деревянных покрытий используется вода. At least one substance selected from the group consisting of white spirit, xylene, acetone can be used as a solvent in the inventive composition for metal coatings, and water is used for wooden coatings.
При этом указанный технический эффект достигается при использовании основных компонентов состава в указанных пределах по маc.% и использовании перечисленных выше веществ. Moreover, the specified technical effect is achieved by using the main components of the composition within the specified limits by wt.% And using the above substances.
Огнезащитный вспенивающийся состав для покрытия поверхностей готовят следующим образом. Fireproof foaming composition for coating surfaces is prepared as follows.
Сначала приготавливают связующее, в качестве которого в предлагаемом составе используется дисперсия жидкого стекла в какой-либо из перечисленных выше смол (карбомидоформальдегидной бутилизированной, полиэфирэпоксидной, кремнийорганической и пентафталевой) или в смеси из этих смол, в различных сочетаниях и с различным содержанием в маc.%. First, a binder is prepared, in which the proposed composition uses a dispersion of water glass in any of the above resins (carbamide-formaldehyde butylated, polyetherepoxy, organosilicon and pentaphthalic) or in a mixture of these resins, in various combinations and with different contents in wt.% .
Для его приготовления берется одна из перечисленных выше смол или смесь из этих смол, в которую добавляется 10-40 объемных процентов жидкого стекла с содержанием воды 20-50 весовых процентов, далее вводится диспергатор ПАВ (поверхностно-активное вещество), в качестве которого используется диалкиловый эфир фосфорной кислоты марки КД-6, и все это диспергируется в ультразвуковом дискольвере. For its preparation, one of the resins listed above or a mixture of these resins is taken, to which 10-40 volume percent of liquid glass with a water content of 20-50 weight percent is added, then a dispersant surfactant (surfactant) is introduced, which is used dialkyl phosphoric acid ester of the KD-6 brand, and all this is dispersed in an ultrasonic drive.
Затем в шаровую мельницу загружают карбонизирующееся вещество (пентаэритрит или сорбит, крахмал), вспенивающий агент (карбамид, борная кислота, хлористый аммоний) и все это перетирают в течение 10-35 минут до получения требуемой величины частиц (не более 100 ед. по "клину"). Then, a carbonizing agent (pentaerythritol or sorbitol, starch), a blowing agent (urea, boric acid, ammonium chloride) are loaded into a ball mill and all this is ground for 10-35 minutes to obtain the required particle size (not more than 100 units by wedge ").
После окончания перетирания в полученную смесь добавляют наполнитель (каолин (тальк), миканит (слюда в порошке), стекловолокно и диоксид титана) и перемешивают все в смесителе до получения однородной массы. After grinding is completed, filler (kaolin (talc), micanite (mica in powder), fiberglass and titanium dioxide) is added to the resulting mixture and everything is mixed in the mixer until a homogeneous mass is obtained.
Полученную смесь растворяют в связующем. The resulting mixture is dissolved in a binder.
Полифосфат и/или фосфат аммония добавляют в полученный состав непосредственно перед его нанесением и перемешиванием в смесителе или вручную. Ammonium polyphosphate and / or phosphate is added to the resulting composition immediately before its application and mixing in a mixer or manually.
Расчетное количество растворителя в виде уайт-спирита, и/или ксилола, и/или ацетона можно вводить в состав как после введения миканита, стекловолокна и диоксида титана, так и вместе с введением полифосфата аммония непосредственно перед нанесением. The estimated amount of solvent in the form of white spirit, and / or xylene, and / or acetone can be introduced into the composition both after the introduction of micanite, fiberglass and titanium dioxide, and together with the introduction of ammonium polyphosphate immediately before application.
Полученный выше описанным способом огнезащитный состав наносят любым способом (кисть, валик, распылитель и т.д.) на защищаемую поверхность и сушат в течение 24 часов. The fire-retardant composition obtained by the above-described method is applied by any method (brush, roller, spray, etc.) to the surface to be protected and dried for 24 hours.
Пример 1. Example 1
Приготавливается связующее в виде дисперсии жидкого стекла (20 маc.%) в смеси карбамидоформальдегидной бутилизированной смолы (40 маc.%) и пентафталиевой смолы (40 маc.%) приведенным выше способом с добавлением диспергатора (диалкилового эфира фосфорной кислоты - 2 мас.%). A binder is prepared in the form of a dispersion of water glass (20 wt.%) In a mixture of urea-formaldehyde butylated resin (40 wt.%) And pentaphthalic resin (40 wt.%) By the above method with the addition of a dispersant (dialkyl ether of phosphoric acid - 2 wt.%) .
Приготавливается смесь из карбонизирующегося вещества (пентаэритрит - 6 маc. %, крахмал - 6 мас.%,), вспенивающего агента (карбамид - 6 маc.%, хлористый аммоний - 2 маc.%, борная кислота - 4 маc.%) вышеописанным способом, после чего в нее добавляется наполнитель (диоксид титана - 3 маc.%, миканит - 2 маc.%, каолин - 3 маc.%). A mixture is prepared from a carbonizable substance (pentaerythritol - 6 wt.%, Starch - 6 wt.%,), A blowing agent (urea - 6 wt.%, Ammonium chloride - 2 wt.%, Boric acid - 4 wt.%) As described above then the filler is added to it (titanium dioxide - 3 wt.%, mikanite - 2 wt.%, kaolin - 3 wt.%).
Полученная смесь растворяется в связующем - 30 мас.%. Полифосфат аммония добавляют в состав непосредственно перед его нанесением в количестве 25 маc. %. The resulting mixture is dissolved in a binder - 30 wt.%. Ammonium polyphosphate is added to the composition immediately before application in an amount of 25 wt. %
Остальные примеры рецептуры предлагаемого состава (2-6), а также два примера рецептуры состава прототипа приведены в таблице 1. The remaining examples of the formulation of the proposed composition (2-6), as well as two examples of the composition of the prototype are shown in table 1.
Рецептура пленкообразующего связующего приведена в таблице 2. The formulation of the film-forming binder are shown in table 2.
В таблице 1 и ее продолжении под номерами 1-6 приведены примеры рецептуры заявляемого состава с граничными количественными составами, а также приведены два варианта составов по прототипу. В двух последних графах продолжения таблицы 1 приводятся показатели огнестойкости приведенных примеров заявляемого состава и состава по прототипу. Table 1 and its continuation under the numbers 1-6 are examples of the formulation of the claimed composition with boundary quantitative compositions, as well as two variants of the compositions of the prototype. In the last two columns of the continuation of table 1 are indicators of fire resistance of the above examples of the claimed composition and composition of the prototype.
В таблице 2 приводится рецептура связующих для примеров заявляемого состава, указанных под номерами 1-6 в таблице 1. Table 2 shows the binder formulation for examples of the claimed composition, indicated under numbers 1-6 in table 1.
Физико-химические характеристики ингредиентов, используемых в заявляемом изобретении, их соотношение по массе позволили получить целевой продукт высокого качества - полученный состав обладает высокими огнезащитными свойствами, его огнестойкость составляет от 60 до 90 минут, потеря массы от 2,8 до 3,5%, при этом у него низкий расход 1250-1700 г/м2 (для металла) и 150-300 г/м2 (для дерева), при этом остальные физико-механические свойства не хуже, чем у вышеописанных аналогов и прототипа.Physico-chemical characteristics of the ingredients used in the claimed invention, their mass ratio allowed to obtain the target product of high quality - the resulting composition has high flame retardant properties, its fire resistance is from 60 to 90 minutes, weight loss from 2.8 to 3.5%, while it has a low consumption of 1250-1700 g / m 2 (for metal) and 150-300 g / m 2 (for wood), while the remaining physical and mechanical properties are not worse than that of the above analogues and prototype.
Claims (5)
Вышеуказанное связующее - 30-50
Вышеуказанное карбонизирующееся вещество - 10-12
Вспенивающий агент - 31-37
Диалкиловый эфир фосфорной кислоты КД-6 - 3-5
Наполнитель - 3-5
Растворитель - Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве смолы или смеси смол связующего содержит смолы, выбранные из группы, включающей карбомидоформальдегидную бутилизированную смолу, полиэфирэпоксидную смолу, кремнийорганическую смолу и пентафталиевую смолу.1. Fire retardant foaming composition for coatings containing a binder, carbonizable substance, a foaming agent, a filler and a solvent, characterized in that it additionally contains KD-6 phosphoric acid ester as a dispersant, and as a carbonizing substance it contains polyhydric alcohol and / or starch, as a binder, a dispersion of water glass in a resin or a mixture of resins in a ratio of 10:90 to 40:60, respectively, with the following ratio of components, wt.%:
The above binder is 30-50
The above carbonizable substance - 10-12
Foaming Agent - 31-37
Phosphoric acid dialkyl ether KD-6 - 3-5
Filler - 3-5
Solvent - Other
2. The composition according to claim 1, characterized in that, as a resin or a mixture of binder resins, it contains resins selected from the group consisting of carbamide formaldehyde butylated resin, polyester epoxy resin, organosilicon resin and pentaphthalic resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105153A RU2198193C2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Fire-retardant foaming coating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105153A RU2198193C2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Fire-retardant foaming coating composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001105153A RU2001105153A (en) | 2003-01-20 |
| RU2198193C2 true RU2198193C2 (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20246451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001105153A RU2198193C2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Fire-retardant foaming coating composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198193C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492200C2 (en) * | 2011-04-08 | 2013-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАКТОРИЯ ЛС" | Method of obtaining fire-retardant intumescent composition |
| US11015081B2 (en) | 2018-08-22 | 2021-05-25 | Polymer Solutions Group | Fine particle size boric acid/urea dispersion, method of use in engineered wood product manufacture, method of coating wood products and product therefrom |
-
2001
- 2001-02-26 RU RU2001105153A patent/RU2198193C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492200C2 (en) * | 2011-04-08 | 2013-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАКТОРИЯ ЛС" | Method of obtaining fire-retardant intumescent composition |
| US11015081B2 (en) | 2018-08-22 | 2021-05-25 | Polymer Solutions Group | Fine particle size boric acid/urea dispersion, method of use in engineered wood product manufacture, method of coating wood products and product therefrom |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3969291A (en) | Intumescent fire-retardant coating compositions containing amide-polyphosphates | |
| US5603990A (en) | Thermally-protective intumescent coating method | |
| US6084008A (en) | Fire retardant coating composition | |
| US20040194657A1 (en) | Fire-retardant coating, method for producing fire-retardant building materials | |
| US5989706A (en) | Thermally-protective intumescent coating system and method | |
| KR20160030515A (en) | Intumescent coating composition | |
| JPS6324552B2 (en) | ||
| US20100223878A1 (en) | Intumescent coating composition and process for fire-retardant wood product having intumescent coating | |
| CN109439083A (en) | A kind of ultrathin expansion type steel structure aqueous fire-proof coating and preparation method thereof | |
| EP3022264A1 (en) | Intumescent coating composition | |
| TWI546348B (en) | High heat resistant composition | |
| KR20090116042A (en) | Fire resistive intumescent coatings and it's use | |
| WO2001005886A1 (en) | Thermally protective intumescent compositions | |
| CA2456212C (en) | Fire retardant intumescent coating | |
| SE455200B (en) | FIREFIGHTING FOAM CREATING TRANSMISSION, LAYER ELEMENTS INCLUDING THIS AND PROCEDURE FOR MANUFACTURING THE LAYER ELEMENT | |
| WO2009013532A2 (en) | Coating compositions | |
| JP2015529714A (en) | High heat resistant composition | |
| RU2198193C2 (en) | Fire-retardant foaming coating composition | |
| US20150159023A1 (en) | Intumescent coating composition for coating of sheet material | |
| CA2095892A1 (en) | Fire retardant and intumescent compositions for cellulosic material | |
| RU2185408C2 (en) | Fire-retardant composition for metal structure coatings | |
| RU2224775C1 (en) | Fire-proof swelling paint | |
| JPH02172847A (en) | Expansion type fire proof protective composition | |
| RU2174527C1 (en) | Fireproof swelling paint | |
| CA2102214A1 (en) | A flame-resistant flat pressed board and a process for its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130227 |