Антипирен: что это такое, где применяется, какой лучше?

Что такое антипирены?

Вся используемая при оформлении документов терминология, касающаяся пожаров и противопожарных мероприятий, закреплена в правилах ГОСТ 12.1.033-81. Согласно официальному определению антипирен — это вещества либо смеси, которые должны снижать горючесть материалов, имеющих органическое происхождение. К таковым относятся: древесина, полимерные соединения, ткани натуральные и синтетические, композитные материалы на основе древесных стружек, бумажно-слоистый пластик и многое другое, на что пламень воздействует очень быстро.

Например, для сухой древесины, на которую не была нанесена специальная краска или пропитка, температура начала реакции пиролиза составляет всего порядка 450 градусов. В таких обстоятельствах пожар будет скоротечным и абсолютно разрушительным. Стоит ли сомневаться в том, что эксплуатация сооружений из подобных легковоспламеняющихся материалов представляет собой опасность не только для их хозяев, но и для всех окружающих природных и хозяйственных объектов, соответственно, для людей. К счастью, теперь у нас есть антипирены — то, что может предотвратить большую беду. Чуда, конечно, не будет, и огонь не погаснет.

Однако своевременное применение антипиренов в критический момент задержит распространение огня на начальной стадии, позволит произвести спасательные мероприятия и продержаться до приезда профессиональной пожарной команды. Потому что антипирены — это то, что значительно улучшит такие характеристики материалов, как температура воспламенения и горения, качественное изменение продуктов распада, замедление реакции окисления. Как конкретно это происходит рассмотрим в следующей главе.

Как работает антипирен?

Все существующие антипирены преследуют одну и ту же цель — максимально эффективно подавить процесс возгорания и распространения пожара. При этом технические принципы решения проблемы у разных антипиренов могут сильно отличаться. Можно выделить две большие группы:

1. Антипирены инертные, которые никак не влияют на процесс горения, а просто формируют защитный слой на поверхности, препятствующий проникновению огня.
2. Активные антипирены ведут борьбу с самим горением, которое представляет собой химический процесс быстрого окисления. Все знают: чтобы его остановить, нужно прекратить доступ кислорода или резко снизить температуру. Поэтому в качестве антипиренов используют вещества, вступающие в реакции:

• эндотермические, когда происходит поглощение тепла;
• при которых выделяются негорючие газы или водяной пар; как правило, при этом еще образуются тугоплавкие остаточные образования;
• изменяющие ход реакции горения; например, смещают акцент с поверхностного распространения пламени на процесс коксования.

Антипирен может иметь неорганическое, органическое и смешанное происхождение. Это может быть соль металла, гидроксид, специально обработанные парафин или графит и другое. Из-за конфликтов с экологией многие антипирены перестают быть актуальными, когда оценивается не только их действие, но и его последствия.

К безопасным можно отнести традиционные антипирены — гидроксиды магния и алюминия. Под воздействием высоких температур они выделяют водяной пар, который в результате эндотермической реакции охлаждается ниже температуры, которая требуется для поддержки горения. Естественно, не поддерживается и процесс пиролиза, зато катализируется образование твердого защитного слоя.

Все более популярными становятся экологичные антипирены нового поколения: легкоплавкое стекло, органические эко-антипирены. Особенного внимания заслуживают так называемые интумесцентные антипирены, в которых при повышении температуры происходит объемное изменение — многократное терморасширение. Покрытия, включающие эти вещества, успешно заменяют старые толстые термоизолирующие и не пропускающие кислород асбестовые штукатурки, минеральную вату, вспученный вермикулита.

Все это было эффективно, но достаточно дорого, а главное — существенно утяжеляло конструкцию, отрицательно влияя на прочность. Механизм действия интумесцентного антипирена прост и эффективен: при нагревании внутри тонкого, примерно 2мм, покрытия образуются газовые пузырьки, за счет чего покрытие расширяется в 10-40, а иногда и 100 раз, образуется так называемый пенококс, теплоизолирующий и негорючий.

Таким образом, существует множество антипиренов разного состава и разного механизма действия. Разберемся, в каких случаях их нужно применять.

Где применяется антипирен?

Вернемся к официальному определению антипирена. Из него следует, что именно конструкции, при создании которых использовались органические материалы, требуют применения покрытий, содержащих антипирены. Дерево и его производные горят хорошо, а полимеры без специальных добавок еще лучше, поэтому для них огнезащитные средства должны использоваться по максимуму: для дерева сразу же после первичной обработки желательны антипиреновые пропитки, а для полимеров еще в процессе их получения — антипиреновые добавки. Это правильные меры, но не вполне достаточные. Чтобы пожарная безопасность была на уровне, необходимы и последующие огнезащитные покрытия.

А теперь подумаем, только ли для органических материалов требуется антипирен? Да, минеральные поверхности, сооруженные, например, из кирпичей, бетона или пеноблоков, вряд ли способны к возгоранию. Однако окутавшее их пламя может привести к образованию трещин, которые влияют на целостность конструкции и повышают опасность обрушения. То есть антипирен для минеральной поверхности — это совсем не пустая тема.

Наконец, как будут вести себя при пожаре металлические объекты? Есть, конечно, такие теоретические понятия, как температуры воспламенения и горения разных металлов, но там нужны специальные, далекие от реальных, условия. Зато температура плавления имеет реальное, практически достижимое значение. Для стали — 1300 —1500 градусов по Цельсию. Максимум, который может выдать пламя горящей спички — 1400 градусов. То есть огнезащита для металлических конструкций — опорных, коммуникационных — это жизненно важное, ответственное мероприятие. Особенно если подразумеваются крупные промышленные объекты или многоэтажные общественные здания.

В настоящее время GOODHIM может предложить два вида огнезащитных составов с антипиренами:

• огнезащитную краску GOODHIM F01, повышающую огнестойкость стальных опорных конструкций промышленных и гражданских объектов;
• ее универсальный вариант GOODHIM F01 M2 — для металлических и деревянных сооружений.

В случае коммуникационных металлических трубопроводов чаще находят применение интумесцентные антипирены, входящие в состав различных паст.

Какие бывают виды антипиренов?

Выше говорилось о многообразии качественного состава антипиренов и о принципах их действия. Подробности качественного состава обсудим позже, а теперь разберем, что представляют собой антипирены, с которыми мы имеем дело. Сложно встретить конкретный, отдельно взятый антипирен на полках магазинов. Как правило, он является составной частью смеси, имеющей практическое применение в быту.

Производство антипиренов не имеет цели обеспечить ими массового потребителя. Обычно этот продукт используется как сырье, которое представляет интерес для предприятий, производящих химические товары народного потребления. Поэтому множество антипиренов обычно подразделяется по принципу вхождения их в состав чего-либо. Например:

• антипирены, которые входят в огнезащитные покрытия для декоративной отделки внутри или снаружи помещения;
• антипирены в составах для всесторонней защиты объектов от внешних вредных воздействий;
• антипирены в составе жидкостей, которыми обрабатывают строительные материалы на стадии заготовки с целью улучшить термические свойства для повышения прочности конструкции в условиях пожара.

Обычно антипирен добавляется в готовые растворы лакокрасочных покрытий, в пропитки и другие отделочные материалы, не реагируя химически с другими компонентами. Но чтобы получить огнестойкие полимеры (а многие пластики старого поколения сгорают быстрее сухой древесины), антипирены не только добавляются в готовые расплавы и смешиваются механически. Они могут вводиться как полноценная функциональная единица во время, когда протекает синтез. В результате исследований удалось создать полимерные негорючие материалы, которые применяются в самолетах и других видах транспорта, в космосе, строительстве, электрических системах, кабельном производстве.

В отличие от бытового слэнга, продукция производителя огнезащитных материалов редко называется антипиреном. Например, состоящий не менее, чем на 85% из органических и неорганических антипиренов сухой концентрат GOODHIM 1G DRY, позиционируется как огнебиозащита. Кстати, в этом составе различные виды антипиренов обеспечивают мощную защиту от пожара, а сопровождающие их биоцидные добавки сохраняют древесину от биологических повреждений. Такое сочетание оправдано: обидно будет, если дом пропадет даже в отсутствие огня от какие-нибудь древоточцев или плесени.

Характеристики антипиренов

Самые главные характеристики антипиренов — это основные параметры, которые устанавливают для них правила ГОСТ. А именно:

1. Эффективность защиты, то есть способность подавлять реакции горения и тления. Для примера: чтобы доказать, что состав соответствует 2-й группе огнезащиты, защищаемые им древесные материалы должны выдержать как минимум 15 минут без возгорания в температурном интервале +650 - +700 градусов.
2. Теплоизоляционные свойства. Антипирены поглощают тепло активно и много, в результате чего материал разогревается гораздо медленнее.
3. Отсутствие взаимодействия с материалами охраняемых поверхностей и их покрытиям.
4. Способность защищать металлы от коррозии.
5. Нулевая токсичность антипирена в нормальных условиях и продуктов его распада при пожаре, а также экологическая безопасность.
6. Долгий срок эксплуатации при сохранении всех полезных характеристик. Самый короткий срок получается у солевых антипиренов, наносимых на внешние поверхности, так как их стойкость сильно зависит от осадков. Максимальный срок службы огнезащиты после нанесения таких растворов на внешние поверхности составляет не более 5 лет. Хотя чаще повторная обработка требуется уже через 2 года.

Соответствие свойств основных параметров определяется при проверке визуально или эмпирически, в лабораторных или полевых условиях.

Кроме обязательного соответствия основным параметрам, часто требуется, чтобы огнезащита не нарушала красоту внешнего вида поверхностей, не изменяла цвет, работала как диэлектрик. Заслуживают особого внимания и чаще всего подвергаются проверкам деревянные строительные конструкции. Антипирены для них нужно выбирать особо тщательно. Помимо соответствия основным характеристикам для них все чаще требуется присутствие в составе некоторого количества антисептиков, даже если предусмотрено последующее антисептическое покрытие. Поэтому повышенным вниманием теперь пользуются комплексные огнебиозащитные составы.

Состав антипиренов

В состав огнезащитных растворов, порошков и прочих материалов могут входить разные антипирены, причем как по одному, так и в комбинационном многообразии. О разнообразии составов антипиренов уже было сказано выше. Для того, чтобы более наглядно это представить, сведем в одну таблицу некоторые сведения о наиболее часто используемых антипиренах.

В мире постоянно изучают влияние антипиренов на окружающую среду и здоровье человека. Некоторые до сих пор сертифицируемые и даже популярные галогенсодержащие антипирены считаются опасными, а фосфорсодержащие — потенциально опасными, также как некоторые из металлосодержащих антипиренов.

В то же время большое внимание уделяется синтетическим полимерам, PD-керамике и жидким стеклам, так экологическая безопасность антипиренов не их основе считается доказанной.

Как выбрать антипирен для древесины?

Необходимость выбора

Антипирены для древесины имеют особо важное значение, потому что деревянных конструкций у нас много, и они продолжают строиться. Но главное — древесина отличается повышенной пожарной опасностью: воспламеняется легко, выделяет вредный угарный газ, пламя распространяется быстро, а тушится с трудом. Потому что реакция горения древесных материалов самоподдерживается. Даже если минимизировать подачу кислорода при горении, достаточно его 2%-го содержания в окружающем пространстве, чтобы открытое горение перешло в стадию тления, что чревато коварными угрозами: процесс может поддерживаться днями, выделяя вредные газы, и в любой момент снова может возникнуть пожар.

Обработка древесины огнезащитными составами — это не вопрос личных предпочтений. Это суровая и непреклонная необходимость. Об этом говорит система Стандартов Безопасноти труда, касающаяся промышленных объектов, а также нормативы, установленные СниПами и ГОСТами для частного строительства деревянных сооружений.

Что выбрать?

Итак, важная задача строительства — превратить древесину в трудновоспламеняемое и трудносжигаемое вещество. Эффективнее и проще всего это делается с помощью химических средств, содержащих антипирены:

1. Обязательно нужна пропитка — жидкий раствор, который в зависимости от породы дерева и способы нанесения проникает в приповерхностные слои на глубину от 1 до 5 мм. Современные пропитки задерживают разрушение поверхности не только от огня, но и от вредных микроорганизмов, грибов и насекомых, которые любят там селиться. Например, пропитка GOODHIM EXPERT 1 G помимо комплекса антипиренов включает в состав биозащиту с гарантированным сроком действия 20 лет.
2. В случае, когда пожарная опасность повышенная, следует помимо пропиток применять дополнительное защитное поверхностное покрытие. Сейчас выпускается немало лаков и красок с огнезащитным действием и высокими декоративными качествами.

Для примера, можно порекомендовать универсальное средство с антипиренами вспучивающего действия — краску GOODHIM F01 M2, которая подойдет для защиты не только деревянных, но и металлических поверхностей. Краска экологична, нетоксична. Белоснежная с возможностью колеровки в любой тон по желанию. Работает до 20 лет, в числе прочего в самых ответственных местах: на металлических фермах, деревянных балках, в системах воздуховодов и вентиляций.

Какие есть огнезащитные составы с антипиренами?

Поскольку областей применения антипиренов великое множество, все виды огнезащитных составов в одной статье даже просто перечислить невозможно. Есть, например, нечасто встречающиеся, но где-то совершенно необходимые — такие, как пропитка огнезащитная POLYNOR “POLYGUARD” для защиты напыленного утеплителя POLYNOR. Есть новые разработки, о которых не все еще знают – например, разработанный совсем недавно специалистами СИБУР полимерный антипирен-добавка, необходимый для производства нового поколения применяемых в строительстве полистиролов. В своей области они произвели революцию, но не для основного потребителя.

Для последнего самыми востребованными остаются огнезащиты для древесины, особенно пропитки. Поэтому, в конце, в таблице 2, приведем некоторые данные о часто востребованных на сегодняшний день огнезащитных составах.

Любое сооружение, которое строится не на один сезон, должно получить максимально возможную огнезащиту. Об этом говорят не только законодательные нормы, но в первую очередь, здравый смысл. Надеемся, что знания о том, какие существуют антипирены, и как они действуют, помогут правильно выбрать подходящие средства для защиты и спасения от огня.