Как выбрать огнезащитный состав для дерева. Путеводитель по современным антипиренам

Антипиренами называют средства, которые используют для защиты деревянных конструкций от огня. Важно понимать, что ни один такой состав не делает древесину огнеупорной, т.е. полностью негорючей. Антипирены замедляют возгорание дерева и не дают пламени быстро распространяться, если пожар все же случился. Учитывая, то время разрушения сухой древесины огнем исчисляется минутами, такая обработка имеет решающее значение.

Антипирены бывают как в виде отдельных пропиток (самый распространенный вариант), так и в качестве вспомогательных компонентов в красках, лаках, антисептиках. Таких продуктов очень много. Они отличаются классом защиты, продолжительностью действия и стойкостью к вымыванию, принципом работы и т.д. Далее мы рассмотрим все виды огнезащитных средств и разберем их особенности.

Все разнообразие антипиренов можно разделить на три группы: пленкообразующие покрытия, пропитки и обмазки.

Огнезащитные пропитки

Самая популярная категория противопожарных составов. Чаще всего это водные растворы солей (антипиренов), которые после нанесения проникают в верхние слои древесины, образуя защитный слой. О том, как работают соли-антипирены — расскажем ниже. Пропитки рассчитаны как на поверхностное нанесение (кисть, валик, распыление), так и промышленные способы — погружение в ванны или автоклавную пропитку. Средства этой категории ценят главным образом за их дешевизну, а также за то, что они позволяют сохранить цвет и текстуру древесины после обработки.

Пленкообразующие антипирены

Эти средства решают одновременно декоративные и защитные задачи. Большая часть таких антипиренов вспучиваются при контакте с огнем, создавая своего рода защитный экран по всей поверхности деревянной конструкции. Как и полагается пленкообразующим покрытиям, такие антипирены дополнительно оберегают древесину от воздействия влаги. Обычно речь идет о следующих категориях продуктов:

• Лаки (образуют тонкую прозрачную пленку, которая меняет текстуру дерева, но сохраняет его внешний вид).
• Краски и эмали (скрывают текстуру древесины под непрозрачным слоем; отличаются большим количеством цветов и оттенков).

Обмазки и пасты

Это огнезащитные композиции, наносимые на деревянные поверхности толстым слоем. Средства из категории «дешево и сердито». Основной механизм защиты — теплоизоляционный, т.е. такие обмазки просто повышают температурный порог воспламеняемости древесины. Их используют главным образом на скрытых конструкциях: в сараях, на чердаках и прочих местах, где нет особых требований к внешнему виду. Помимо эстетики, у таких средств хватает и других недостатков: низкий класс защиты, большой расход, трудоемкое нанесение. Пример такого антипирена — известково-глино-солевая обмазка, ее чаще других изготавливают своими руками и используют преимущественно для черновых нужд.

Общие требования к антипиренам регулируются ГОСТ Р 53292-2009. Среди прочего этот документ регламентирует, пожалуй, самую важную характеристику — группу огнезащитной эффективности. Здесь все относительно просто: есть две категории средств: I и II группы эффективности. Попадание в ту или иную категорию зависит от того, насколько сильно образцы обработанной древесины потеряли в массе при огневом испытании.

I группа — потери составили не более 9%; конструкции, обработанные такими антипиренами, признаются трудносгораемыми.

II группа — потери массы тестового образца превысили от 9 % до 25 %; древесина, подвергнутая обработке такими средствами, признается трудновоспламеняемой.

Класс эффективности — современные огнезащитные составы гост Р 53292-2009.

Солевые пропитки

Средства II группы – это, как правило, простые солевые пропитки на водной основе. Базовые компоненты таких защитных составов — неорганические, по большей части, аммонийные соли фосфорной, борной и кремниевой кислот. Очень часто они идут в комплексе вместе с водорастворимыми биоцидами — фторидами и кремнефторидами натрия.

Принцип работы простых солевых пропиток примерно следующий. При контакте обработанной древесины с огнем выделяемое тепло расходуется на плавлении веществ, входящих в состав огнезащитного средства (тех самых солей борных, фосфорных или кремниевых кислот). Таким образом, повышается температура воспламенения самой древесины.

Механизм огнезащиты солевых пропиток не очень совершенный. Еще один значительный недостаток этой категории средств — короткий срок службы. Из-за склонности к вымыванию и некоторых других особенностей, большая часть солевых пропиток требует обновления уже через три-четыре года.

Тем не менее, такие огнезащитные средства продолжают пользоваться стабильным спросом. Их популярность объясняется простотой нанесения, относительной безопасностью и самым главным фактором — дешевизной. Например, если сравнить солевые пропитки и огнезащитные краски, то 1 м² обработанной древесины будет дешевле в среднем в 5-10 раз.

Несолевые антипирены

В I группу огнезащитной эффективности входят по большей части несолевые антипирены — их еще называют защитные составы модифицирующего типа. Как правило, это всевозможные пленкообразующие покрытия, но пропитки здесь тоже есть.

Если механизм защиты солевых пропиток сводится к тому, чтобы отвести часть энергии на плавление солей и таким образом повысить порог воспламеняемости древесины, то модифицирующие составы работают по-другому. Один из широко используемых принципов защиты, основан на том, что обработанная древесина при нагревании начинает выделять газы (сернистый газ, аммиак), препятствующие горению. Механизм действия других антипиренов базируется на том, что при контакте с огнем на обработанной древесине вспучивается огнестойкий слой, который перекрывает доступ кислорода и таким образом не дает поверхности воспламениться.

Средства этой категории превосходят солевые пропитки как по параметрам огнезащитной эффективности, так и по сроку службы. Тем не менее, чем изобретательней принцип противодействия огню, тем сложнее химический состав антипиренов. Очень часто это сказывается на экологической безопасности таких средств, и всегда — на стоимости. Именно поэтому простые солевые пропитки не спешат уходить с рынка.

Мы разобрались с типами средств и их главным потребительским критерием — классом огнезащиты. Но есть и другие параметры, которые в той или иной степени влияют на эксплуатационные характеристики антипиренов.

Рабочий ресурс (вымываемость)
Антипирены делят на легковымываемые, трудновымываемые и невымываемые — каждый класс средств требует разной периодичности обновления.

• К легко- и трудновымываемых составам относят прежде всего пропитки. Устойчивость к вымыванию определяется глубиной их проникновения в структуру древесины. Исходя из этого, выделяют пропитки поверхностного и глубокого проникновения. Также на вымываемость влияет способ нанесения. Очевидно, что самая технологичная пропитка, нанесенная кистью, продемонстрирует меньшую стойкость, чем простой солевой антипирен, введенный в структуру дерева промышленным способом, например, в автоклаве.
• Невымываемые составы — это главным образом пленкообразующие антипирены: лаки, краски и эмали. К слову, невымываемые — еще не значит вечные. Их пожарозащитные компоненты со временем деградируют и утрачивают свойства. Конечно, речь идет о совершенно других сроках. Так, если дешевая солевая пропитка потребует обновление через 3-4 года, то хорошая краска или эмаль может обеспечить защиту на 15 и более лет (если конструкция не подвержена атмосферному воздействию).

Органорастворимые и водорастворимые
Краски, лаки и проникающие пропитки бывают на водо- и органорастворимой основе. Последние менее практичные, так как предполагают использование горючих растворителей с резким запахом. Поэтому на рынке существенно преобладает доля водорастворимых антипиренов: солевых и несолевых. Они более удобны и безопасны в работе.

Антисептические свойства
Мы уже говорили, что многие огнезащитные составы имеют комплексное действие и используются одновременно как антипирен и биоцид, защищающий древесину от плесени, окрашивающих грибов и других разрушающих биофакторов. Отдельно отметим и то, что некоторые соединения, включенные в состав простых антипиренов, например, соли борной и фосфорной кислот, сами по себе обладают биозащитными свойствами.

Атмосферостойкость
В зависимости от условий, в которых будут эксплуатироваться обработанные конструкции, выбирают защитный состав подходящей атмосферостойкости. Согласно ГОСТ Р 53292, все разнообразие антипиренов делят на составы, рассчитанные на следующие условия:

• использование на улице или под навесом;
• эксплуатация в закрытых, но неотапливаемых помещениях;
• использование в закрытом отапливаемом здании.

Если проще, антипирены бывают для уличных конструкций, жилых и нежилых помещений. Это важная характеристика, на которую обращают внимание при выборе того или иного средства.

Коррозионная агрессивность
Многим огнезащитным составам свойственна коррозионная агрессивность. Химические компоненты антипиренов могут вступать в нежелательную реакцию как с черными, так и цветными металлами. При защите некоторых конструкций эта особенность имеет большое значение. Например, обработка стропил и других деревянных элементов чердака может привести к порче листового материала кровли или железного крепежа. Таким образом, это еще одна важная характеристика, с которой следует ознакомиться перед покупкой огнезащитного состава.

Первым антипиреном можно по праву считать технологию обжига. Идея «подкуривать» древесину, чтобы защитить ее от огня успешно использовалась веками по всему миру. Но наибольшую известность получила именно японская версия обжига — технология «шусугибан». Больше об этом — читайте в отдельной статье.

Мы будем говорить главным образом о пропитках. Их используют куда чаще, чем лаки или краски, и работа с ними обычно вызывает больше вопросов. Самая важная рекомендация на этот счет предельно очевидна — внимательно читайте инструкцию на упаковке. Еще лучше, если это развернутая документация на продукт. Здесь обязательно будут указаны способы приготовления рабочего раствора, требования к обработке поверхности, рекомендуемое количество наносимых слоев, расчет расхода на м² и много другой важной информации, включая меры предосторожности.

Нанесение антипиренов осуществляют с помощью валика, кисти с синтетической щетиной или методом распыления. Поскольку почти всегда обрабатываются готовые конструкции, эти способы самые практичные. Как правило, раствор наносят в два-четыре слоя, с промежуточной сушкой или же без нее (этот момент обязательно укажут в инструкции к товару).

Наравне с поверхностной обработкой стоит упомянуть и метод погружения. Он обеспечивает более глубокое проникновение раствора в структуру дерева и, что немаловажно, равномерную обработку конструкции по всей поверхности. Недостатки этого способа также вполне очевидны — это большой разовый расход антипирена и сложности в подготовке емкости для замачивания, поскольку в 90% случаев речь идет о длинных деревянных конструкциях.

Правила обработки и распространенные ошибки

Нанесение состава на сырую древесину
Влажность деревянных конструкций должна составлять не более 15%. Сырой материал плохо впитывает раствор, что делает невозможным достижение заявленной группы огнезащитной эффективности.

Последующая механическая обработка
Огнезащитная обработка непромышленными методами обеспечивает проникновение антипиренов лишь на несколько миллиметров в толщу древесины. Последующая шлифовка, строгание и другие методы механической обработки, частично или полностью уменьшают эффект огнезащиты.

Плохая подготовка поверхностей
Перед нанесением пропиток деревянные поверхности очищают от пыли и грязи. Особое внимание уделяют масляным и битумным пятнам. При наличии таковых, область загрязнения остругивают или отшлифовывают. В противном случае антипирен не сможет надлежащим образом проникнуть в структуру дерева.

Обработка древесины с высоким содержанием смол
Смолистость также влияет на глубину проникновения растворов. Для ответственных конструкций такую древесину стараются не использовать — ее приобретают в обессмоленом виде или проводят эту процедуру самостоятельно. Также для конструкций с высоким содержанием смол целесообразно подумать о более дорогих пленочных покрытиях, а не пропитках.

Обработка при низких температурах
Допустимый температурный предел для нанесения большинства антипиренов — не ниже + 5°C. Тем не менее, есть небольшой сегмент продуктов, рассчитанных на использование при более низких температурах. От этой практики по возможности стоит отказаться (если мы говорим о пропитках). Какой бы прогрессивной химической формулой не обладал состав, его нанесение при минусовых температурах будет менее эффективным. Это объясняется тем, что замерзшая влага в капиллярах древесины препятствует надлежащей впитываемости.

Воздействие прямых солнечных лучей
В этом случае процесс пропитки нарушается по причине быстрого поверхностного испарения состава. Активные компоненты антипирина не успевают проникнуть в толщу древесины и остаются на поверхности.

Пропуски и неравномерная обработка поверхности
Контроль пропусков и наплывов — типичная проблема, свойственная всем бесцветным пропиткам. При желании ее можно решить путем добавления в раствор специальных тонирующих индикаторов. Для колеровки бесцветных пропиток используют только те красители, которые рекомендованы производителем. Многие составы предлагают с уже добавленным цветовым индикатором.

Ненадлежащая обработка стыков и труднодоступных мест
Это проблема встречается очень часто, поскольку антипиренами обрабатывают, как правило, уже смонтированные конструкции. Подобраться к некоторым местам кистью или валиком бывает сложно, поэтому наиболее эффективный метод нанесения в этом случае — распыление.

Использование несовместимых покрытий
Пропитанные антипиренами конструкции иногда дополнительно покрывают краской. Так поступают главным образом с уличными сооружениями, чтобы воспрепятствовать преждевременному вымыванию пожарозащитных компонентов. Но следует знать, что многие солевые пропитки несовместимы с другими составами, поэтому важно внимательно читать инструкцию и выяснять этот момент заранее.

Обработка пораженных поверхностей
Деревянные конструкции, имеющие следы грибковых поражений, предварительно отбеливают: устраняют очаг биологической активности и возвращают дереву естественный цвет. Более подробно о том, как и чем это лучше делать — читайте в отдельном материале:

• Все самое главное об отбеливании древесины

Перегрев раствора
Для улучшения впитываемости некоторые составы рекомендуют нагревать до 50-60°C. Здесь следует быть особенно внимательным, т.к. перегрев продукта может привести к ухудшению его огнезащитных свойств.

Пренебрежение защитой от воды
После обработки уличных конструкций, древесину нужно оградить от воздействия осадков в среднем на 48 часов.

Тема самодельных огнезащитных средств в настоящее время мало актуальна. Это объясняется в первую очередь дешевизной и доступностью профессиональных антипиренов. Готовые солевые пропитки в непромышленной таре (5, 10, 15 л) в среднем обойдутся в 70-100 р. за литр. Если мы говорим о больших тарах (50-65 л), цена за литр стандартной солевой пропитки опустится примерно до 45-60 р. Можно сэкономить еще больше, и приобрести антипирен в виде сухого концентрата. В этом случае стоимость универсального огнебиозащитного раствора будет составлять около 20 р. за литр.

Большинство самодельных антипиренов, которые способны давать неплохой эффект — это обмазки. У них значительный расход, короткий период хранения, но что более существенно: они меняют цвет древесины и ее внешний вид в целом. Тем не менее, их использование может быть оправданным в сарае, на чердаке и других местах, где нет никаких требований к внешнему виду поверхностей. Мы остановимся на двух типах огнезащитных средств, которые можно изготовить своими руками из компонентов, распространенных в частном хозяйстве.

Суперфосфатная обмазка

Простой солевой антипирен, представляющий собой водный раствор суперфосфата. Суперфосфат используют в качестве удобрения, поэтому он является относительно доступным компонентом. Деревянные конструкции, обработанные таким огнезащитным составом, переходят в категорию трудновоспламеняемых материалов (ГОСТ 16363-76). Высохший раствор дает белое покрытие, что делает его пригодным по большей части для скрытых конструкций или технических помещений. Расход средства составляет порядка 1,5 кг/м².

Способ приготовления
В емкость засыпают суперфосфат (ГОСТ 5956-78) и аккуратно добавляют воду (18-20°C) тщательно перемешивая. Соотношение суперфосфата к воде – 70:30. При необходимости можно увеличить количество воды, пока раствор не будет доведен до малярной консистенции. Время жизнеспособности смеси – 6 часов.

Особенности нанесения
Суперфосфатную обмазку наносят при помощи кисти в два слоя с промежуточной сушкой. Интервал между нанесением слоев при температуре 18-20°С – не менее 12 ч. С учетом относительно короткой жизнеспособности смеси (6 ч.) партию раствора лучше замешивать без излишка. Полное высыхание поверхности занимает в среднем 46 часов. Цвет обработанных покрытий – белый.

Известково-солевая обмазка

Если быть совсем точным, полное название этого средства – известково-глино-солевая обмазка (ИГСО). По своим огнезащитным характеристикам она идентична СФО и обеспечивает перевод деревянных конструкций в группу трудновоспламеняемых материалов по ГОСТ 16363-76. Уже по названию этого средство можно понять, что рассчитано оно главным образом для обработки черновых конструкций, к которым не выдвигается никаких эстетических требований.

Способ приготовления

ИГСО – это смесь известкового теста с солью и глиной. Гидратную известь (пушонку) просеивают через сито и замешивают с водой в соотношении 1:1 до консистенции теста. Чтобы получить более пластичную массу известковое тесто подготавливают за сутки до замешивания самой обмазки. Поваренную соль разводят в воде, и в этом же растворе замешивают нужный объем глины. Далее глиняное тесто соединяют с известковым и тщательно перемешивают, при необходимости добавляя воду, чтобы довести массу до малярной консистенции.

Состав смеси в процентном соотношении:

• Известковое тесто – 75%;
• Бентонитовая глина – 5%;
• Поваренная соль – 10%;
• Вода – 10 %.

Нанесение
Поверхности обрабатывают в два слоя с промежуточной сушкой не менее 12 ч. Цвет обработанной древесины – темно-белый. Расход огнезащитного состава – 1,4 кг/м². Обмазка отличается коррозийной агрессивностью, поэтому все металлические элементы на обрабатываемых деревянных конструкциях желательно предварительно покрыть масляной краской. Емкости, в которых планируется хранение смеси, также должны быть не подвержены коррозии.

В завершении разговора напомним, что обработка антипиренами – только одна из составляющих комплекса мер по пожарозащите деревянного дома. Наравне с ней важны такие моменты, как отделка сооружений огнеупорными материалами, правильная прокладка электросетей и использование соответствующих конструкционных решений при проектировании дома.