ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВСПУЧИВАЮЩИЙСЯ СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к огнезащитным слоистым материалам, обладающими высокими огнезащитными свойствами при воздействии на него высоких температур или открытого пламени и может быть использована в строительстве для огнезащиты различных конструкций (из металла, дерева, полимерных материалов), электрических кабелей и кабельных линий (с резиновой и полиэтиленовой оплеткой), для уплотнения зазоров в притворах противопожарных дверей, окон, люков, ворот и других створок.
Для огнезащитных материалов такого назначения предъявляются следующие требования:
- высокие огнезащитные свойства (низкая температура начала вспенивания, герметичность вспученного слоя, отсутствие остаточного горения);
- морозостойкость материала;
- антикоррозионные свойства;
- экологические свойства;
- комплекс физико-механических показателей.
Известен слоистый огнезащитный материал, содержащий тканевую гибкую основу с нанесенным на нее слоем огнезащитного состава на основе хлоропренового каучука и окисленного графита (Патент РФ №2124546 опубл. 10.01.1999).
Однако этот материал имеет недостаточно высокую каркасность образующегося при пожаре защитного слоя пены, снижающую огнезащитную эффективность материала. К тому же материал недостаточно эластичен.
Известен также огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный из полимерной композиции, содержащей поливинилхлорид, в качестве вспучивающего компонента расширенный графит, в качестве пластификатора смесь диоктилфталата с трихлорэтилфосфатом при соотношении их в смеси (0,5-2,0):1. (Патент РФ №2229497, опубл. 27.05.2004).
К недостаткам данного материала относится то, что он не обладает необходимым комплексом физико-химических свойств, предъявляемых к огнезащитным материалам. К тому же в качестве пластификатора применяется диоктилфталат, являющийся горючей и токсичной жидкостью, что значительно ухудшает санитарно -гигиенические свойства материала.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является огнезащитный слоистый материал, содержащий гибкую основу и слой огнезащитного состава (Патент РФ №50912, опубл. 27.01.2007). Слой огнезащитного состава включает хлоропреновый каучук, интеркалированный графит, полифосфат аммония, каолин, аэросил, хлорпарафин, при следующем содержании компонентов, масс.%:
Интеркалированный графит
35,0-65,0
Каолин
0,5-3,0
Аэросил
1,0-4,0
Хлорпарафин
3,0-12,0
Полифосфат аммония
1,0-4,0
Хлоропреновый каучук
Остальное
Хотя этот материал характеризуется хорошими огнезащитными свойствами и в процессе пожара кокс сохраняет геометрические формы, однако материал имеет следующие серьезные недостатки:
1. Недостаточные огнезащитные свойства. Так, температура начала вспенивания не ниже 300°C, а выше 600°C вспученный слой разрушается. Поэтому материал проявляет свои огнезащитные свойства в узком температурном интервале. Наличие остаточного горения в течение 5-7 секунд после удаления пламени;
2. Недостаточная морозостойкость. При толщине материала выше 2 мм при температуре минус 40°C он растрескивается;
3. Отсутствие адгезии у материала. Это приводит к необходимости применения специальных крепежных средств для обеспечения надежного монтажа материала на поверхностях любой формы из металла, дерева, пластика и т.п.;
4. Отсутствие у материала способности обеспечить антикоррозионную защиту при его монтаже на металлическую поверхность;
5. Низкая экологичность и высокая пожароопасность способа производства материала из-за использования токсичных и пожароопасных органических растворителей - этилацетата и бензина, крайне вредных для организма человека.
Задачей полезной модели является создание огнезащитного вспучивающегося слоистого материала, включающего гибкую основу и огнезащитный полимерный слой, который имел бы более высокие показатели огнезащитных свойств, морозостойкости и адгезии, был способным обеспечить антикоррозионную защиту металлической поверхности, способ производства которого был бы экологичным и пожаробезопасным.
Поставленная задача решена огнезащитным вспучивающимся слоистым материалом, включающим гибкую основу и огнезащитный полимерный слой, в котором в качестве гибкой основы он содержит полиэтилентерефталатную пленку с двухсторонним антиадгезионным покрытием, между гибкой основой и огнезащитным полимерным слоем расположен слой акриловой дисперсии, противоположная сторона огнезащитного полимерного слоя закрыта гидроизоляционным материалом, а огнезащитный полимерный слой выполнен из композиции, содержащей компоненты в следующем соотношении, масс. %:
Хлорсульфированный полиэтилен
6,0-9,0
Пентаэритрит
14,0-18,0
Полифосфат аммония
20,0-26,0
Дициандиамид
7,0-10,0
Тетраборат натрия водный
5,0-7,0
Эфир глицириновый талловой канифоли
1,0-2,0
Полиэтилен высокого давления в виде пленки
0,5-1,5
Трихлорпропилфосфат
6,0-8,0
Хлорпарафин - 470
10,0-12,0
Окисленный графит
15,0-19,0
при этом толщина огнезащитного полимерного слоя составляет 1,7-2,3 мм.
Данная толщина является оптимальной для уплотнения зазоров в притворах противопожарных дверей, окон, люков и других створок.
При использовании огнезащитного полимерного слоя меньшей толщины огнезащитные свойства будут недостаточными, при большей толщине огнезащитного полимерного слоя увеличится стоимость огнезащитного слоистого материала, что делает не выгодным его использование.
На фигуре изображен разрез конструкции заявленного огнезащитного вспучивающегося слоистого материала. Материал содержит гидроизоляционный материал (1), огнезащитный полимерный слой (2), слой акриловой дисперсии (3), антиадгезионное покрытие (4), полиэтилентерефталатная пленка (5) и антиадгезионное покрытие (6).
Полезная модель позволяет получить следующие преимущества:
1. Более высокие огнезащитные свойства. Так, температура начала вспенивания не более 130°C. Вспученный слой сохраняет герметичность и высокие уплотнительные свойства при температурах до 800°C. Полное отсутствие остаточного горения.
2. Более высокая морозостойкость. При воздействии на него температур до минус 50°C при заявленной толщине материал сохраняет свои защитные свойства. Это дает возможность проводить его монтаж даже в не отапливаемых помещениях.
3. Высокая адгезия к любым материалам - металлу, дереву, пластику и т.п. благодаря наличию в нем липкого слоя акриловой дисперсии. Этим обеспечивается простота, технологичность, экономичность монтажа материала на поверхности любой сложности и конфигурации - вертикальные, обратные, острые углы и т.п.
4. При монтаже на металлическую поверхность материал обеспечивает этой поверхности высокую антикоррозионную защиту, т.к. слой акриловой дисперсии обеспечивает герметичность монтажа.
5. Производство заявленного материала является безвредным и пожаробезопасным, т.к. не требует применения органических растворителей.
Огнезащитный материал обладает следующими показателями пожарной безопасности:
- группа горючести - слабогорючие (Г1);
- группа воспламеняемости - умеренновоспаменяемые (B2);
- группа дымообразующей способности - с высокой дымообразующей способностью (Д3);
- группа токсичности продуктов горения - умеренноопасные (Т2).
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения полезной модели.
Для изготовления заявленного слоистого огнезащитного материала могут быть использованы следующие материалы:
- Хлорсульфированный полиэтилен (ТУ 2211-063-56856807-05);
- Пентаэритрит (ГОСТ 9286-89);
- Полифосфат аммония (ТУ 2149-062-10964029-96);
- Дициандиамид (ГОСТ 6988-73);
- Тетраборат натрия водный (Марка Б ГОСТ 8429-77);
- Эфир глицириновый талловой канифоли (ТУ 13-0028-1074-162-98);
- Полиэтилен высокого давления в виде пленки (ГОСТ 10354-82);
- Трихлорпропилфосфат (ТУ 2493-320-05763441-2000);
- Хлорпарафин-470 (ТУ 6-01-16-90);
- Окисленный графит (ТУ 5728-006-13267785-96).
В качестве гидроизоляционного материала может быть использована, например, полиэтилентерефталатная пленка толщиной не более 12 мкм.
При изготовлении материала может быть использована, также, например, самоклеящаяся акриловая лента, представляющая собой слоистый рулонный материал, включающий гибкую основу, состоящую из полиэтилентерефталатной пленки с двухсторонним антиадгезионным покрытием, на одном из которых расположен клеевой слой на основе акриловой дисперсии.
Заявленный огнезащитный вспучивающийся слоистый материал изготавливают следующим образом:
Сначала хлорсульфированный полиэтилен пластицируют на вальцах в течение 2-3 минут. Затем в предварительно нагретом до 70°C двухроторном смесителе закрытого типа с 2-образными мешалками перемешивают пластицированную полимерную составляющую и остальные компоненты до гомогенного состояния. Затем формируют полотно огнезащитного полимерного слоя толщиной 1,7-2,3 мм с помощью двухвалкового калибровочного узла. Далее проводят операцию дублирования полотна огнезащитного полимерного слоя с гидроизоляционным материалом и с самоклеящейся акриловой лентой при помощи дублировочных валов. При необходимости материал режут на ленты требуемого размера.
Для получения корректных сравнительных данных огнезащитный слоистый материал по прототипу и по заявленной полезной модели испытывали одинаково.
Группу горючести огнезащитного материала определяли по ГОСТ 12.1.044-89.ССБТ «Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
Огнезащитные свойства материала оценивали по следующим показателям:
1. Температура начала вспенивания, °C.
Температуру начала вспенивания определяли в соответствии с ТУ 5779-078-73212626-2013. Испытания проводят при температурах от (100±5)°C до (180±5)°C с шагом (10±1)°C до тех пор пока степень расширения ленты не будет выше 0%. Образец в металлической кювете помещают в муфельную печь, предварительно нагретую до (100±5)°C и выдерживают в печи (5,0±0,1) мин. После выемки из печи каждую кювету выдерживают при комнатной температуре до полного остывания, после чего проводят замер толщины терморасширенного слоя.
Степень расширения П, %, образца материала определяют по формуле:
,
где H - толщина терморасширенного слоя, мм;
h - толщина терморасширяющегося слоя мм.
2. Герметичность и уплотнительные свойства.
Уплотнительные свойства материала, а также герметичность и каркасность кокса определяли следующим образом: образцы материала, толщиной 2 мм монтировали на макет дверного проема. Ширина зазора между створками макета двери составляет 12 мм. На материал действовали пламенем газовой горелки с температурой (800-1000)°C в течении 3 минут. В результате испытаний установлено, что лента вспенилась и в виде плотного валика полностью закрыла зазор макета через 1 минуту после начала огневых испытаний, что свидетельствует о возможности ее применения в качестве высокотемпературного уплотнителя.
3. Время остаточного горения (в секундах) определяют после 60 секундного воздействия пламени пропан - кислородной горелки с температурой (1000-1100)°C.
О морозостойкости судили по растрескиванию материала при воздействии отрицательной температуры минус 50°C в течении 3 часов.
Антикоррозионную защиту металлической поверхности оценивали по наличию или отсутствию следов коррозии на металле после выдержки материала, монтированного на металлическую подложку, в 5%-м солевом растворе в течение 14 дней при температуре (35±2)°C. Для оценки способности прототипа обеспечить антикоррозионную защиту металлу, его в виде ленты наматывали на металлическую трубу.
Об адгезии огнезащитного материала судили по прочности связи материала с металлической поверхностью при отслаивании под углом 90°, оцениваемую на разрывной машине с целой деления шкалы силоизмерителя 0,02 и скоростью подвижного зажима (100±10)мм/мин (Н/см) по ТУ 5772-006-48214265-2001, а также по методу решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии».
Слоистый огнезащитный материал по прототипу:
- гибкая основа - стеклоткань PS - 1000 толщиной 1 мм
- защитный полимерный слой следующего состава, масс. %:
Хлоропреновый каучук
48,0
Каолин
3,0
Полифосфат аммония
1,0
Хлорпарафин-470
12
Интеркалированный графит
35
Аэросил
1,0
Составы заявленной композиции, прототипа и их свойства приведены в таблице.
Как с очевидностью следует из таблицы, заявленный материал по сравнению с прототипом обладает лучшими огнезащитными, физико-механическими и технологическими свойствами, а способ его производства экологичен и пожаробезопасен.
Таблица
Составы огнезащитного полимерного слоя и свойства слоистого материала
Компоненты полимерного слоя, масс. %
Примеры
1
2
3
4
5
6
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
1 Хлорсульфированный полиэтилен
7
8,5
6
7,5
9
8
2 Пентаэритрит
15
16
18
17
14
18
3 Полифосфат аммония
23,5
22
25
26
23
20
4 Дициандиамид
8
9
7,5
8,5
7
10
5 Тетраборат натрия водный
5
6
7
5,5
6,5
6,5
6 Эфир глицериновый талловой канифоли
1
1,5
2
2
1,5
1
7 Полиэтилен высокого давления в виде пленки
1,5
1
1,5
0,5
1,5
0,5
8 Трихлорпропилфосфат
8
7
6
7,5
8
7,5
9 Хлорпарафин-470
12
11
12
10
11,5
12
10 Окисленный графит
19
18
15
15,5
18
16,5
Свойства слоистого материала
1. Толщина, мм
1,8
2,0
2,2
1,7
2,0
2,3
2,0
2. Температура начала вспенивания, °C
120
120
130
120
120
130
300
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
7
8
3. Уплотнительные свойства
присут.
присут.
присут.
присут.
присут.
присут.
отсутствуют
4. Остаточное горение, с
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
5-7
5. Морозостойкость, наличие трещин
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
присутствуют
6. Прочность связи с металлической поверхностью при отслаивании, Н/см
9,2
10,0
9,8
10,8
9,6
10,2
отсутствуют
7. Антикоррозионная защита, следы коррозии
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
присутствуют