Файл: Хрулев, В. М. Огнестойкость конструкций из дерева и пластмасс.pdf

автодорожных мостов, балки перекрытий, элементы

,мачт и опор линий электропередачи и связи, панели перегородок для судов и вагонов, панели стен и по­ крытий, фанеру и столярные плиты, элементы окон­ ных и дверных блоков. Недостатком метода пропит­ ки под давлением, как, впрочем, и других методов,

при которых используют водорастворимые соли, яв­ ляются разбухание древесины в водных растворах, а

ющихся жидкостей, в которых древесина практичес­ ки не разбухает.

На эффективность пропитки в значительной мере влияет соотношение поверхности и объема пропиты­ ваемых изделий. Опыт показывает, что фанера и плиты пропитываются легче, чем массивные блоки. Даже фанера из хвойных пород древесины, склеен­ ная феноло-формальдегидными клеями, сравнитель­ но легко пропитывается водорастворимыми антипи­ ренами, причем величина поглощения и глубина про­ питки вполне удовлетворительны. Учитывая неодина­ ковый режим и различную скорость пропитки изде­ лий, зависящие от их конфигурации или применен­ ных пород древесины, при загрузке в автоклав для защитной обработки группируют изделия одинаково­ го вида.

Как показала многолетняя практика, пропитка клееных конструкций под давлением по методу пол­ ного или частичного поглощения не повреждает кле­ евых прослоек, за исключением соединений на поливинилацетатных и мочевино-формальдегидных клеях.

Горячая пропитка под давлением с последующим высушиванием при повышенной температуре может быть применена только для изделий, склеенных ре- зорцино-формальдегидными, феноло-формальдегид­ ными и другими термостойкими клеями.

Изделия, склеенные мочевино-формальдегидными клеями, допустимо пропитывать при невысокой тем­

52

пературе раствора (до 70°С) и с условием последую­ щего высушивания при мягком режиме (также не выше 70°С). С соблюдением этих правил за рубежом пропитывают клеефанерные элементы сборных пере­ крытий, клееные полотна ворот промышленных зда­ ний, щитовые двери, кровельные щиты и другие из­ делия, склеенные мочевино-формальдегидными кле­ ями.

При пропитке готовых клееных изделий следует предварительно убедиться, что склеивание выполне­ но с соблюдением необходимых правил, соединения обладают достаточной прочностью, а клей полностью отвержден. В случае холодного склеивания для обе­ спечения последйего условия изделие перед обработ­ кой рекомендуется выдержать неделю в помещении при температуре 20—26°С.При пропитке клееных эле­ ментов растворами антипиренов прочность клееных соединений существенно не снижается, а в некото­ рых случаях возрастает (табл. 7).

Т а б л и ц а 7

Влияние антипирирующей пропитки клееных элементов на прочность клеевых соединений древесины

Пропитка антипиренами целесбобразна,если изде­ лия имеют полое сечение и изготовлены из тонко­ стенных элементов (фанеры, реек, тонких брусьев). Однако возможности пропитки ограничиваются фор­ мой и размерами элементов. Так, например, пропит­ ка под давлением может быть применена только для прямолинейных элементов, не превосходящих длины

53

пропиточных цилиндров. По данным зарубежной практики, допустимая длина элементов, предназна­ чаемых для пропитки, составляет 21,4 м. В США пропитывают клееные балки длиной 30,5 м.

Другим эффективным методом огнезащитной про­ питки является метод горяче-холодных ванн, приме­ нение которого для целей антипирирования изуча­ лось в ЦНИИ строительных конструкций. Эффектив­ ность метода обусловлена прежде всего сокращением продолжительности пропитки и, следовательно, по­ вышением производительности оборудования. Нема­ ловажное значение имеет также возможность пропи­ тывать этим методом более крупноразмерные изде­ лия, чем в цилиндрах. Наконец, оборудование для пропитки по методу горяче-холодных ванн более про­ сто по исполнению и более доступно.

Метод горяче-холодных ванн заключается в по­ гружении готовых элементов последовательно на не­ сколько часов в горячий, а затем в относительно хо­ лодный раствор антипирена. При погружении в ван­ ну с горячим раствором воздух, содержащийся в клетках древесины, расширяется и выходит наружу. При погружении в холодный раствор паровоздуш­ ная смесь сжимается и создается частичный вакуум. Благодаря этому происходит более глубокая пропит­ ка, чем при обычном погружении в жидкость.

Температуру пропитки можно регулировать пу­ тем перемещения изделий из одной ваннь! в другую или путем перекачивания растворов. Время пропит­ ки зависит от породы древесины, ее влажности и температуры в цехе. Для обработки клееных конст­ рукции применяют ускоренный способ пропитки дре­ весины. При этом способе ванну с загруженными в нее элементами заполняют горячим раствором, кото­ рый после определенного времени вытесняется холод­ ным раствором так, чтобы детали во время темпера­ турного перепада оставались полностью погружен­ ными в пропиточную жидкость.

Входные отверстия труб для холодного раствора должны быть расположены в нижней части ванны равномерно по ее длине. Отверстия труб для горяче­ го раствора располагаются на 10— 15 см выше верх­ ней грани пакета пропитываемых деталей. Продол­

54

дены исследования свойств клеев с добавками анти­ пиренов. Установлено, что содержание в фенольном клее всего лишь 0,5% фтористого натрия снижает прочность склеивания до 1 кгс/м2. Борные антипире­ ны меньше снижают прочность склеивания. Так, ес­ ли содержание борной кислоты в клее КБ-3 не пре­ вышает 30%, прочность склеивания не снижается. Эти данные подтверждаются результатами испыта­ ния клеевых швов древесины, пропитанной борной кислотой с поглощением 75 кг/м3. При таком погло­ щении антипирена содержание его на поверхности превысило 30% веса клея и прочность склеивания оказалась невысокой — 39,3 кгс/см2. Таким образом; результаты испытаний прочности склеивания пропи­ танной древесины подтверждаются результатами ис­ пытаний образцов, склеенных клеями с добавкой дан­ ного антипирена.

Для выяснения причин малой прочности клееных соединений антипирированной древесины изучены ре­ ологические характеристики и кинетика отверждения клеев КБ-3 и ФР-12 в присутствии антипиренов. Об­ наружено, что добавка 1—2% борной кислоты не­ сколько ускоряет рост вязкости клея КБ-3, не меняя в принципе кинеДики его отверждения. Такая же до­ бавка кислоты к фенольной смоле «Б» вызывает по­ степенное отверждение. Соли аммония существенно меняют кинетику отверждения клея. Через 40 минут после добавления антипирена вязкость клея КБ-3 уменьшается до некоторого постоянного уровня и; клей не отверждается. Для фенольной смолы «Б» без отвердителя при добавлении 10% сульфата ам­ мония характерна подобная же картина. Особенно сильно действует на клей КБ-3 фтористый натрий. Уже при содержании последнего в количестве 0,25% скорость отверждения клея существенно меняется, а при содержании 0,5 % отверждение не наблюдается совсем.

Значительно меньше айтипирены влияют на от­ верждение резорцинового клея ФР-12, что обуслов­ лено его большей стабильностью. При введении бор­ ных антипиренов время отверждения этого клея уве­ личивается пропорционально содержанию солей. Диаммонийфосфат и фтористый натрий не изменяют

56

*См. табл. 2.

времени отверждения даже при 50%-ном их содер­

для которых допустима высокая концентрация солен на поверхности древесины. Предельные значения этой концентрации устанавливаются исходя из кине­ тики отверждения, сопоставляемой с показателями прочности склеивания (табл. 8). Как видно из табл. 8, значения предельной концентрации, вызывающие изменения кинетики отверждения, близки по поряд-

'ку величин к значениям концентрации, существенно влияющим на прочность склеивания. Такая методи­

ка оценки влияния концентрации солей помогает предварительно выявить совместимость антипиренов с клеями.

57

Исследования по этой методике показали, что по действию на клей антипирены можно разделить на следующие группы:

1. Благоприятно взаимодействующие с клеем (со­ ли аммония — карбамидный клей К-17). Прочность соединений при этом сопоставима с прочностью кон­ трольного склеивания непропитанных образцов.

сказывается отрицательно. К этой группе можно от­ нести борную .кислоту при содержании ее в древеси­ не менее 75 кг/м3.

Подобное разделение антипиренов и клеев на группы условно, но оно помогает при решении тех­ нологических задач по склеиванию антипирированной древесины.

Основываясь на результатах исследований, мы предлагаем склеивать резорциновыми клеями древе­ сину, обработанную солями аммония. Варьировани­ ем количества параформа (отвердителя) в клее ФР-12 удалось установить, что при 33%-ном его со­ держании прочность склеивания достигает максиму­ ма (80 кгс/см2), а разрушение происходит преиму­ щественно по древесине.

Способ склеивания антипирированной древесины при использовании резорцинового клея ФР-12 с по­ вышенным содержанием параформа применен при устройстве подвесного потолка широкоэкранного ки­ нотеатра «Чайка» в г. Иркутске (1972 г.). Деревян­ ные элементы потолка были пропитаны солями ам­ мония. Наблюдения, проводившиеся в течение года, показали, что клеевые швы не имеют видимых де­ фектов. Клеевое соединение потолка оказалось бо­ лее жестким и долговечным способом крепления в сравнении с гвоздевым, в частности потому, что гвоздевые соединения в данном случае подвержены

58