Захист деревини від займання, Довідник, Лісоматеріали, Дерев’яне будівництво
Захист деревини від займання
Запалення деревини можливе лише при нагріванні її зовнішніх шарів до температур активного піролізу (див. рис. 95), у тому числі і при променистому нагріванні (див. рис. 164), коли горюча суміш продуктів піролізу (летких) і повітря стає здатною загорітися від зовнішнього джерела займання (вогню, іскри, пальника тощо). Якщо зовнішнього джерела займання немає, то займання стає можливим у режимі самозаймання, коли якась ділянка деревини, перегріваючись, не просто виділяє леткі, а обвуглюється. При цьому активне деревне вугілля може почати взаємодіяти з повітрям (тліти) із самозагорянням і врешті-решт за рахунок своєї високої температури спалахує горючу суміш над поверхнею деревини. Таким чином самозаймання деревини відбувається за рахунок тління деревного вугілля, що виникає. А тліюче деревне вугілля виникає в першу чергу на ворсинках деревини у вигляді вуглинків (рис. 95). Тому захист деревини від самозаймання (наприклад, на полиці лазні, де немає джерел займання, але є високі температури) передусім має на увазі захист від займання ворсинок деревини.
Деревина завжди має ворсинки: структурні нерівності та нерівності обробки. Структурні нерівності - наслідок капілярно-пористої будови деревини. При зрізі частина волокон віддирається, частина перерізається прямо по клітинах. Тому на поверхні деревини завжди є піднесення, канавки, поглиблення і канали, що йдуть углиб, коли видимі оком, а коли ні. Але завжди видно структуру деревини, завжди видно, що різні ділянки по-різному вбирають фарби та воду. Нерівності обробки – результат неякісноїмеханічної обробки деревини (розпилювання, обстругування, шліфування тощо). Всі ці нерівності в побуті називаються задирками. За ГОСТ 7016-82 всі нерівності чітко класифіковані (ризики, кінематична хвилястість, нерівності руйнування, нерівності пружного відновлення по річних шарах, нерівності пресування тощо) і називаються шорсткістю деревини. Шорсткість вимірюється за ГОСТ 15612-85 з урахуванням наявності окремих відірваних волокон (ворсистості) та пучків волокон (мшистості) за розміром висот нерівностей над поверхнею.
Для зниження шорсткості деревину обстругують, шліфують, а потім обпалюють короткочасною, але потужною дією газового пальника. Задири згоряють, не спалахуючи деревину, оскільки вона не встигає прогрітися до температур активного піролізу. Можливі, що утворилися при випаленні сажисті нальоти, видаляють протиранням жорсткою повстю. Задири на поверхні деревини, звичайно, залишаються, але дуже дрібні.
Щоб зробити деревину ще більш інертною до вогневої дії, її просочують водяними солями з подальшим висушуванням. Ясно, що якщо всі пори в деревині (і в ворсинках теж) забиті негорючою сіллю, то деревина стає теплоємнішою (важче прогрівається) і теплопровіднішою (краще відводиться тепло від вугілля, що починає займатися). Солі в поверхневий шар треба запровадити багато, щонайменше 20 кг на 1 м² деревини. Посилення ефекту буде досягнуто при виборі як солі кристалогідратів (бура, вуглекислий натрій — господарська (кристалічна) сода, мідний або залізний купороси тощо), які при нагріванні розкладаються з виділенням води, що випаровується і тим самим охолоджує готову спалахнути деревину. Краще, якщо сіль розкладатиметься з поглинанням теплоти та виділенням газів, що віддмухуютьповітря від деревини або хімічних реакцій запалення продуктів піролізу, що обривають ланцюга. Ще краще, якщо сіль, що розкладається, до того ж буде давати легкоплавкі оксиди і закривати розплавом всі пори деревини. Так що просочувальних складів та принципів їх роботи може бути дуже багато.
Просочивши водним розчином солей і висушивши деревину, можна покрити вогнезахисною фарбою, яка не повинна глибоко вбиратися в деревину, а створювати на поверхні бажано негорючу плівку, що закриває нерівності деревини. До таких фарб відносяться силікатні, масляні з обов'язковим додаванням ефективних антипіренів, хлорвінілові, кремнійорганічні та ін. З підручних засобів як фарбу можна використовувати розчин рідкого скла («конторського» клею для паперу) з додаванням дрібного наповнювача (літопону, крейди, окису титану) так, щоб порошок забивав пори і залишався на поверхні у вигляді шару склеєних силікатом (або іншим лаком ) Частинок.
Поверх фарби (або замість неї) можна нанести вогнезахисне покриття (обмазку) типу штукатурки, але містить специфічні компоненти: волокнисті наповнювачі, газоутворювальні речовини, водовиділяючі кристалогідрати, легкоплавкі окисли. До найбільш дешевих зразків відноситься широковідома суперфосфатна обмазка СФО (дисперсія суперфосфату у воді), вапняно-глиносольова обмазка ІГСО (суміш вапняного тіста - вапна вапна з глиною і кухонною сіллю). Більш просунутими є покриття, що спучуються, наприклад, ВПД по дереву (аналог ВПМ-2 по металу). Як обмазування можна використовувати звичайні вапняно-алебастрові, вапняно-цементні та цементно-піщані штукатурки, які повинні щільно прилягати до поверхні деревини.так, щоб усі нерівності поверхні деревини були замазані та мали надійний тепловий контакт із штукатуркою. Такі обмазки і штукатурки попереджають займання деревини принаймні від полум'я короткого замикання проводів силового живлення обладнання за час спрацьовування автоматичних вимикачів або 3-х хвилинного впливу полум'я паяльної лампи, хоча обмазки, що спучуються, можуть забезпечити вогнестійкість навіть на рівні EI45 зварювання.
У рядових лазнях надійний вогнезахист деревини в ділянці пічного вузла зустрічається рідко. Найчастіше дерев'яна стіна оббивається листом металу по азбесту. Вогнестійкість такого захисту невелика через високу теплопровідність азбесту. Підвищити ефективність такого стандартного захисту можна укладанням першого шару азбесту в мокрому вигляді на силікатноглиняному розчині, що щільно прилягає до всіх нерівностей поверхні деревини.
Всі ці методи захисту можуть ускладнити самозаймання деревини, але при тривалому впливі вогню деревина все одно може спалахнути, оскільки піроліз деревини запобігти неможливо ніякими способами. Утруднити згоряння деревини може обмеження доступу повітря до поверхні деревини (з появою димлення), обмеження передачі тепла із зони полум'я до деревини, а також просочування деревини дуже великою кількістю солей та антипіренів (до 200 кг на 1 м3 деревини). Причому завдання і полягає в тому, щоб дим (поява якого запобігти неможливо) не перероджувався в полум'я.