Встановлення параметрів термічної деструкції вогнезахищеної деревини
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.323845Ключові слова:
захисні засоби, вогнестійкість, леткі продукти, втрата маси, оброблення поверхні, ефективність захистуАнотація
Проблема застосування деревини полягає у забезпечені стійкості до дії високотемпературного полум’я та технології нанесення. Тому об’єктом досліджень була зміна параметрів термічної деструкції деревини при вогнезахисті просоченням та спучуючим покриттям. Доведено, що для деревини, обробленої просоченням, процеси деструкції уповільнюється, так втрата маси в 3–5 рази зменшується, процес в область вищих температур зі значним коксовим залишком збільшується. Щодо деревини, обробленої спучуючим покриттям, у діапазоні температур 200–300 °С починає розкладатися пентаерітрит з утворенням альдегідів та зароджується осередок пінококсу. Початок інтенсивних втрат маси збігається з температурою 320–330 °С, на який накладається сублімаційний пік меламіну, що починається за температури 330 °С, який завершується за температури понад 420 °С. Отримана енергія активації деревини складає 30,03 кДж/моль, оброблення деревини просочувальними засобами підвищує енергію активації при її термічному розкладі понад вдвічі, а обробка спучуючим покриттям понад 4,4 рази. Після піролізу деревини, обробленої вогнезахисними засобами, суміші продуктів деструкції суттєво відрізняються за вмістом діоксиду вуглецю, азоту та кількістю горючих газів. Так, для деревини, обробленої композицією ДСА-1, кількість азоту збільшилась більше, ніж у 46 разів, а кількість горючих газів знизилась у понад 3 рази. Ще більшу різницю зафіксовано під час оброблення деревини спучуючим покриттям. Зокрема, виявлено, що кількість горючих газів знизилась у понад 4 рази, а кількість азоту підвищилась у понад 56 разів. Практичне значення полягає у тому, що отримані результати враховано при розробленні реактивного покриття. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесу захисту деревини завдяки застосуванню покриттів, здатних утворювати на поверхні захисний шар.
Посилання
- Chernukha, A., Chernukha, A., Kovalov, P., Savchenko, A. (2021). Thermodynamic Study of Fire-Protective Material. Materials Science Forum, 1038, 486–491. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1038.486
- Lee, Y. X., Wang, W., Lei, Y., Xu, L., Agarwal, V., Wang, C., Yeoh, G. H. (2025). Flame-retardant coatings for wooden structures. Progress in Organic Coatings, 198, 108903. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108903
- Kochubei, V., Mykhalichko, B., Lavrenyuk, H. (2021). Elaboration, thermogravimetric analysis, and fire testing of a new type of wood‐sawdust composite materials based on epoxy–amine polymers modified with copper(II) hexafluorosilicate. Fire and Materials, 46 (3), 587–594. https://doi.org/10.1002/fam.3008
- Xiao, X., Xiao, X., Liu, S., Li, Y., Li, Y., Li, M. (2024). Green and efficient flame-retardant nanocomposites from hydroxyapatite nanosheets modified porous wood. Industrial Crops and Products, 219, 119105. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119105
- Koparipek-Arslan, N., Kaynak-Uraz, E., Senses, E. (2024). Dynamically bonded cellulose nanocrystal hydrogels: Structure, rheology and fire prevention performance. Carbohydrate Polymers, 334, 122013. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122013
- Tuble, K. A. Q., Omisol, C. J. M., Abilay, G. Y., Tomon, T. R. B., Aguinid, B. J. M., Dumancas, G. G. et al. (2024). Synergistic effect of phytic acid and eggshell bio-fillers on the dual-phase fire-retardancy of intumescent coatings applied on cellulosic substrates. Chemosphere, 358, 142226. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142226
- Rodriguez-Melendez, D., Vest, N. A., Kolibaba, T. J., Quan, Y., Zhang, Z., Iverson, E. T. et al. (2024). Boron-based polyelectrolyte complex nanocoating for fire protection of engineered wood. Cellulose, 31 (5), 3083–3094. https://doi.org/10.1007/s10570-024-05773-4
- Wang, X., Wang, B., Sun, J., Yu, L., Yang, G., Guo, H. (2023). Flame‐retardant composite derived from polyurethane/wood‐fiber. Fire and Materials, 48 (2), 273–285. https://doi.org/10.1002/fam.3182
- Kumar, S., Shukla, S. K. (2023). Synergistic evolution of flame-retardant hybrid structure of poly vinyl alcohol, starch and kaolin for coating on wooden substrate. Journal of Polymer Research, 30 (2). https://doi.org/10.1007/s10965-023-03463-6
- Zhan, W., Ma, Z., Du, D., Sun, Z., Li, L., Gu, Z. et al. (2022). Effects of bagasse fiber as the renewable environmentally friendly material on the properties of the waterborne intumescent fireproof coating. Journal of Applied Polymer Science, 139 (34). https://doi.org/10.1002/app.52815
- Mihăilă, A., Danu, M., Ibănescu, C., Anghel, I., Şofran, I.-E., Balanescu, L. V. et al. (2021). Thermal characterization and rheological behavior of some varnishes and paints used for wood protection. International Journal of Environmental Science and Technology, 19 (7), 6299–6314. https://doi.org/10.1007/s13762-021-03579-6
- Khadiran, T., Jasmani, L., Rusli, R. (2022). Application of Nanomaterials for Wood Protection. Emerging Nanomaterials, 179–196. https://doi.org/10.1007/978-3-031-17378-3_7
- Broido, A. (1969). A simple, sensitive graphical method of treating thermogravimetric analysis data. Journal of Polymer Science Part A-2: Polymer Physics, 7 (10), 1761–1773. https://doi.org/10.1002/pol.1969.160071012
- Tsapko, Y., Tsapko, А. (2017). Establishment of the mechanism and fireproof efficiency of wood treated with an impregnating solution and coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (87)), 50–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.102393
- Shestak, Ia. (1987). Teoriia termicheskogo analiza. Mir, 1987. 455.
- Tsapko, J., Tsapko, А. (2017). Simulation of the phase transformation front advancement during the swelling of fire retardant coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (86)), 50–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.73542
- Tsapko, Y., Tsapko, А., Likhnyovskyi, R., Sukhanevych, M., Zapolskiy, L., Illiuchenko, P., Bedratiuk, O. (2024). Establishing patterns in reducing fire-dangerous properties of sip panels fire-protected with reactive coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (127)), 47–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.298266
- Tsapko, Y., Likhnyovskyi, R., Tsapko, А., Bielikova, K., Poteriaiko, S., Illiuchenko, P., Bondarenko, O. (2023). Determining patterns in the formation of an insulation layer of foam coke when protecting concrete against fire by reactive coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (126)), 65–72. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.293685
- Kochubei, V., Kozyar, N., Lavrenyuk, H., Mykhalichko, B. (2024). Metal-Coordinated Epoxy-Amine Composition with Reduced Fire Risk: Elaboration, Thermal and Ignition Resistance. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 68 (3), 446–453. https://doi.org/10.3311/ppch.36543
- Mykhalichko, B., Lavrenyuk, H. (2022). Flame Protection Technologies for Wood: Developing and Testing for Fire of Timbers with a Flame-retardant Coating Based on the Epoxy-amine Composite Modified by Copper(II) Hexafluorosilicate. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 66 (2), 304–312. https://doi.org/10.3311/ppch.19050
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Yuriy Tsapko, Kateryna Pushkarova, Аleksii Tsapko, Oksana Berdnyk, Olga Bondarenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
