RU2435810C2

RU2435810C2 - Fire-resistant coating composition

Info

Publication number: RU2435810C2
Application number: RU2010107081/05A
Authority: RU
Inventors: Вера Петровна Ильина (RU); Вера Петровна Ильина; Борис Залманович Белашев (RU); Борис Залманович Белашев
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-12-10
Also published as: RU2010107081A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: composition contains liquid glass and amorphous limnic diatomite with specific surface area of 20.0-110.0 m²/g, with the following ratio of components, wt %: liquid glass 30-80, amorphous limnic diatomite 20-70.

EFFECT: high fire resistance, weather resistance, adhesion and shorter drying time of the coating made from the composition.

1 tbl

Description

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.The invention relates to the field of creating fire retardant materials using natural mineral raw materials and can be used to protect architectural structures of wooden architecture, as well as concrete, brick building structures.

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.Known silicate paint, including liquid sodium glass with a module of 2.5-3.5, finely ground perlite, sieved through a sieve of 10000 holes / cm ² and a coloring pigment of inorganic origin. The known composition can improve the water resistance of the coating (AS USSR No. 257656, CO9D 1/02, 1969). However, coatings are prone to cracking and peeling.

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).A known composition for obtaining a fire retardant coating, comprising the following components, wt.%: Water glass 60-80, ground vermiculite 3-25 and a silicon-containing component is sodium fluoride silicate (Na ₂ SiF ₆ ) 8-16 (US patent No. 4118325, C09K 3 / 28, 1978).

Недостатком известного огнезащитного состава является невысокий предел огнестойкости и длительное время твердения.A disadvantage of the known flame retardant composition is a low fire resistance and a long hardening time.

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.The prototype is a composition for producing a fire retardant coating, including water glass, ground vermiculite with a particle size of 3 to 10 microns and a silicon-containing component - ground quartz sand with a particle size of 1 to 7 microns, in the following ratio, wt.%: Water glass 30 -70, ground vermiculite 5-25, ground quartz sand - the rest. In addition, the composition additionally contains ferrochrome slag in an amount of 1-15 wt.%, Which allows you to slightly increase fire resistance, and also additionally contains ground quartz sand with a particle size of 15-20 microns in an amount of 1-5 wt.%, Which provides increased moisture resistance coverings. The coating formed on the basis of the known composition is applied on the surface to be protected, preferably in two layers, with an interval for drying of 6-12 hours at room temperature, while layers are heated to 40-50 ° C to reduce the drying time.

Известная композиция позволяет повысить предел огнестойкости, атмосферостойкость покрытия, обладает хорошими звукопоглощающими характеристиками (патент РФ №2148066, C09D 5/18, C09D 1/02, 2000).The known composition can increase the fire resistance, weather resistance of the coating, has good sound absorbing characteristics (RF patent No. 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.However, coatings obtained on the basis of the known composition have insufficient fire resistance, weather resistance, adhesion to a wooden surface and have a long drying time. In addition, the composition of the composition contains natural mineral components that require laborious and energy-consuming operations associated with preliminary fine grinding of crystalline quartz sand, roasting and grinding of hydromica vermiculite, as well as the need for layer-by-layer coating with heating of layers to 40-50 ° C, which complicates and increases the cost of obtaining a fire retardant coating.

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.The present invention is based on the task of creating a composition for obtaining fire-retardant coatings of high quality using available natural mineral environmentally friendly raw materials using a simplified and energy-saving technology.

Техническим результатом изобретения является повышение огнестойкости, атмосферостойкости, адгезии покрытия к деревянной поверхности и снижение времени высыхания покрытия.The technical result of the invention is to increase fire resistance, weather resistance, adhesion of the coating to a wooden surface and reduce the drying time of the coating.

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.This is achieved by the fact that in the known composition for producing a fire retardant coating containing liquid glass, a mineral filler and a silicon-containing component, it contains an amorphous lake diatomite with a specific surface area of 20.0-110.0 m ² / g at a mineral filler and a silicon-containing component the following ratio of components, wt.%: water glass 30-80, amorphous lake diatomite 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.Diatomites of lake origin belong to amorphous siliceous sedimentary rocks. In their natural state (at a humidity of 80-85%) they are gelatinous mass (gel) of brown, white, cream and orange color, consisting of siliceous (opal) valves of microscopic algae - diatoms.

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.The proposed composition contains amorphous diatomite of lake origin of the following chemical composition, wt.%: SiO ₂ 70,20-91,20; Al ₂ O ₃ 1.90-4.40; Fe ₂ O ₃ 0.07-2.27; MgO 0.30-1.60; CaO 0.30-0.60; Na ₂ O, 0.08-0.76; K ₂ O 0.03-0.30.

Озерный диатомит является экологически чистым сырьевым материалом, не содержит вредных (токсичных) для человека веществ.Lake diatomite is an environmentally friendly raw material, does not contain harmful (toxic) substances to humans.

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.Amorphous lake diatomites of Karelia are characterized by a high specific surface area of 20.0-110.0 m ² / g and a particle size distribution of 15-20 microns. The particle size distribution was determined using a laser particle diffractometer LS-1322. The use of the proposed composition to obtain a fire retardant coating of lake diatomite with a specific surface area of 20.0-110.0 m ² / g and a high content of amorphous SiO ₂ allows you to intensify its interaction with liquid glass and accelerate the production of a homogeneous composition that contributes to the creation of a thin, durable, weather-resistant fast-hardening fire-retardant coating with high adhesive properties, not subject to cracking and peeling.

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.The invention is implemented as follows. Amorphous lake diatomite with a specific surface area of 20.0-110.0 m ² / g is dried under natural conditions, sieved to remove impurities, and weighed in the required quantities. A measured amount of liquid glass is poured into the mixer, diatomaceous earth is added and mixed thoroughly until a homogeneous color is obtained. As liquid glass using sodium or potassium liquid glass with a module of 2.4-3.0 and a density of 1.36-1.50 g / cm ³ . The finished composition is applied to a protected wooden surface using a roller, brush or spray gun and dried under natural conditions for 10-17 minutes. The coating is highly manufacturable, because when applied to the surface it lays with a thin even layer (0.1-0.5 mm). The consumption of the composition with a coating thickness of 0.5 mm is 0.5-0.7 kg / m ² . With a small coating thickness, high fire retardant efficiency is observed.

Огнезащитную эффективность покрытия, созданного на основе композиции по настоящему изобретению, определяли согласно ГОСТа 16963-98 «Средства огнезащитные для древесины. Методы испытания огнезащитных свойств».The fire retardant effectiveness of the coating created on the basis of the composition of the present invention was determined according to GOST 16963-98 “Fire retardant agents for wood. Fire retardant test methods. "

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%.Tests of the coating were carried out according to the “fire tube” method by determining the weight loss of the sample upon ignition. According to GOST, the first group of incombustibility includes coatings in which the mass loss during fire is not more than 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.The moisture resistance of the coating was determined according to GOST 12730.4-78. Tests of acid resistance were carried out according to international standards DI No. 511150; ASTMS 283-54; SIS 519501 Class The adhesion of the fire retardant coating was determined according to GOST 15140-78. The drying time of the coating is in accordance with GOST 15140-78. Coating consumption per m ^{2 was} determined experimentally and according to GOST 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).The table shows the compositions of the proposed composition and the properties of flame retardant coatings formed on its basis (examples 2, 3, 4). The table also shows examples 1 and 5 with the transcendental values of the components of the composition to prove that the proposed composition is the best to achieve the claimed technical result. As a reference standard used prototype (example 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.The table shows that the use in practice of a coating formed on the basis of the proposed composition allows, in comparison with the prototype, to increase the rate of fire resistance by weight loss during ignition by 18-28 times and to relate the coating to the first group of incombustibility (the coating according to the prototype refers to the second group of incombustibility ), which indicates its high fire resistance. Compared to the prototype, water resistance increased by 3.2–4.7 times, adhesion to a wooden surface increased by 37.5–75%, and acid resistance in accordance with international standards corresponds to class AA, which generally indicates a high weather resistance of the coating. The drying time of the coating at 18 ° C and a layer thickness of 0.5 mm was reduced by 21.2-36 times, and the composition consumption was reduced by 2.0-3.3 times.

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.Depending on the color scheme of the original lake diatomite, it is possible to obtain coatings of brown, orange, white, beige shades, colorless, which is important for architectural details of wooden architecture. The coating effectively protects wooden building structures from the effects of fire, precipitation and decay. The coating does not contain toxic components.

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.The economic efficiency and manufacturability of the claimed composition is due to its low component content, the use of available natural raw materials, reduction of energy consumption and simplification of the technology for producing fire retardant coatings while ensuring environmental safety.

Claims

Composition for obtaining a fire retardant coating containing liquid glass, a mineral filler and a silicon-containing component, characterized in that it contains amorphous lake diatomite with a specific surface of 20.0-110.0 m ² / g as a mineral filler and a silicon-containing component in the following ratio of components , wt.%:
Liquid glass 30-80 Amorphous lake diatomite 20-70