ОГНЕЗАЩИТНОЕ ИНТУМЕСЦЕНТНОЕ РУЛОННОЕ ПОКРЫТИЕ
FIRE-RETARDANT INTUMESCENT COIL COATING

Изобретение относится к огнезащитным материалам и предназначено для защиты от пожара строительных конструкций зданий и сооружений.
Известен ряд конструктивной рулонной огнезащиты, которые обладают теми или иными уникальными свойствами: сухой монтаж, высокая производительность монтажа, меньшие потери при монтаже, поскольку конструкция «оборачивается» или «обертывается», а не обкладывается плитами и т.д. Таким образом, в классификации средств огнезащиты выделяется новый вид огнезащиты - изгибаемая (рулонная) интумесцентная огнезащита, которая наносится «сухим» способом и при этом вспучивается при огневом воздействии.
Известен огнезащитный вспучивающийся слоистый материал (патент РФ на ПМ №140812, 2014 г.), включающий гибкую основу и огнезащитный полимерный слой, отличающийся тем, что в качестве гибкой основы он содержит бумагу 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 следующие компоненты в следующем соотношении, мас. %:
Хлорсульфированный полиэтилен
8,0-12,0
Пентаэритрит
12,0-20,0
Сахароза
5,0-8,0
Аммофос
18,0-28,0
Дициандиамид
10,0-15,0
Карбамид
5,0-8,0
Тетраборат натрия водный
5,0-8,0
Пудра оксида кремния
2,0-5,0
Эфир глицериновый таловой канифоли
0,6-1,0
Полиэтилен высокого давления в виде пленки
1,0-2,0
Трихлорпропилфосфат
1,5-3,0
Хлорпарафин-470
4,0-6,0
Высокомолекулярный полиизобутилен-200
2,0-4,0
Этилсиликат 32
0,3-0,8
Недостаток данного рулонного огнезащитного слоистого материала состоит в том, что базальтовое волокно, полимерные слои на основе акриловой дисперсии, бумаги, а также полимерный слой, содержащий растворимые компоненты: сахарозу, аммофос, тетраборат натрия водный, аммофос, эфир глицериновый, а также «выпотевающие» компоненты на покрытии: трихлорпропилфосфат не могут применяться в атмосферных условиях. Кроме того, МБОР не вспучивается при огневом воздействии, т.е. не является интумесцентым средством огнезащиты. Монтаж данного материала относится к «мокрым» процессам, хлорсодержащие и опасные вещества (хлорсульфированный полиэтилен, трихлорпропилфосфат; хлорпарафин-4 и дициандиамид) в составе материала, который к тому же предназначен только для эксплуатации внутри помещения, оказывают вредное воздействие на человеческий организм и окружающую среду. При пожаре следует ожидать выделение чрезвычайно опасных и токсичных веществ.
Известна вспучивающаяся сетка (патент Канады №2938283, 2018 г.) с множеством прядей, которые образуют ряд отверстий в гибкой сетке, имеющей вспучивающееся покрытие, наносимое на нее. Вспучивающееся покрытие изготовлено из вспениваемого графита и носителя на основе полимера в качестве ингредиентов. Причем сетка имеет такой размер, что вспучивающееся покрытие пропускает воздушный поток через гибкую сетку до тех пор, пока вспучивающееся покрытие не будет подвергаться воздействию температур, равных или превышающих температуру активации, после чего вспучивающееся покрытие набухает, герметизируя отверстия и предотвращая прохождение воздуха через гибкую решетку. Гибкая сетка может содержать проволочную ткань, которая может иметь размер ячейки 1/4 дюйма, при том, что сетка и вспучивающееся покрытие могут иметь такой размер, чтобы доступная площадь воздушного потока составляла приблизительно 40-70% от площади гибкой сетки.
Однако предложенная конструкция огнезащитного рулонного покрытия не уплотняет и не вытесняет воздух с поверхности структуры, а образует вокруг конструкции плотный пенококс с закрытыми ячейками, содержащими воздух, что приводит к низкой теплопроводности.
Наиболее близким аналогом является известный огнезащитный вспучивающийся материал для защиты металлических и неметаллический изделий (патент РФ на ИЗ №2260029, 1995 г.), выполненный из стеклоткани с покрытием из поливинилхлоридной вспучивающейся композиции, содержащей поливинилхлорид, диоктилфталат, пентаэритрит и диаммоний фосфат. Материал монтируют в качестве листов или рулонов на поверхности защищаемого изделия, где волокнистый слой из стеклоткани контактирует с защищаемым изделием, а слой вспучивающегося при нагревании материала является внешним слоем. При нагревании вспучивающийся материал увеличивается в объеме, препятствует проникновению теплового потока к защищаемому изделию.
Однако вспучивающийся при нагревании материал растрескивается, что приводит к увеличению теплопроводности защищающего слоя, прогарам этого слоя и сносу защищающего изделие пенококсового слоя. Кроме того, состав огнезащитного материала при нагревании разлагается с выделением вредных для живых организмов газов через открытый растрескавшийся слой вспучивающегося материала. Недостатком материала является недостаточная максимально-допустимая температура теплового воздействия, невозможность нанесения огнезащитного материала на изделия сложной формы и выделение большого количества сильно дымящих и вредно воздействующих на человеческий организм хлорсодержащих продуктов термодеструкции. При этом волокнистый слой и вспучивающийся при аварийном нагревании слой изготовлен из растягивающегося материала, выполненного из комплексной нити, состоящей из скрученных между собой растягивающейся при условии нагревания неорганической нити с температурой плавления более 1150°С и нити, разрушающейся при тепловом воздействии при температурах в интервале от температуры, превышающей максимально допустимую температуру эксплуатации защищаемого изделия, и до температуры 1050°С.
Задачей изобретения является обеспечение сохранения эксплуатационных свойств металлических конструкций при огневом воздействии на них свыше одного часа с образованием на защищаемой поверхности не подверженного растрескиванию пенококса при обеспечении отсутствия вредного воздействия на человека.
Поставленная задача решается огнезащитным интумесцентным рулонным покрытием, состоящем из эластичной полимерной композиции на основе синтетического каучука и окисленного графита, нанесенной на армирующую сетку, состоящую из стекловолокна, базальтового и кремнеземного волокон и углепластика, отличающемся тем, что композиция содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:
Каучук бутадиен-нитрильный (СКН-40) 25-45
Этилацетат 5-10
Бутилацетат 3-7
Полифосфат аммония, обработанный меламином 7-10
Пентаэритрит 7-10
Титановые белила 3-5
Окисленный интеркалированный графит 5-15
Измельченное стекловолокно 2-5
Оксид магния технический 3-10
Оксид алюминия 4-15
Полиметилсилоксановая жидкость 0,5-3
Пигменты 0,5-1,5.
2
Поверхностная плотность огнезащитной сетки задается и контролируется в заводских условиях и в типовом варианте составляет 1,0, 1,5 и 2,0 кг/м.
В качестве пигментов используются: диоксид титана, пигмент красный 5С м. А, пигмент зеленый фталоцианиновый G7, сажа, красный оксид железа.
При воздействии огня поверхность огнезащитной сетки, обернутой вокруг стального элемента строительной конструкции, вспучивается с образованием пенококса на поверхности сетки с нижней и верхней ее стороны.
Температура образования пенококса огнезащитной сетки составляет 130°-160°С. После вспучивания, за счет собственного армирования, образуется механически прочный, плотный и достаточно эластичный теплоизоляционный слой пенококса, который механически не связан с защищаемой поверхностью и составляет от 50 до 200% от первоначальной толщины сетки.
Огнезащита производится за счет оборачивания (монтажа) огнезащитной сеткой со всех обогреваемых сторон стальной конструкции с последующей фиксацией швов металлическими скобами с шагом не более 20-30 мм и нахлестом между слоями 50 мм. Внешний вид монтажа огнезащитной сетки типовой строительной конструкции приведен на фиг. 1.
При монтаже и эксплуатации большинства огнезащитных материалов при защите всех видов конструкций подразумевают наличие жесткой механической связи (адгезии) с защищаемой поверхностью: огнезащитные штукатурки, вспучивающие (интумесцентные) краски, фольгированные базальтовых матов и рулонных материалов из базальта с огнезащитным клеем. Данное условие предъявляет ряд жестких требований по состоянию и подготовке защищаемой поверхности, условиям нанесения (температура и влажность), межслойной сушке, наличие механизмов и аппаратов по нанесению и монтажу, тщательный контроль по качеству и расходу материалов.
При применении предлагаемого огнезащитного покрытия достигается время (до 90 минут), при котором конструкции сохраняют свои прочностные характеристики при огневом воздействии. Огнезащитная сетка сохраняет эксплуатационные свойства в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом, в том числе в макроклиматических районах, как с умеренно-холодным, так и тропическим морским климатом (У, ХЛ, УХЛ, Т, ОМ), категория 1 по ГОСТ 15150-69 (открытые площадки в указанных макроклиматических районах) не менее 25 лет.
Положительные эффекты огнезащитной сетки заключаются в следующем:
- простота расчета затрат материала для целей повышения пределов огнестойкости конструкций,
- возможность проектирования огнезащиты легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) за счет малого веса и занимаемого объема,
- совместимость со всеми ранее нанесенными огнезащитными или антикоррозионными покрытиями на стальные конструкции,
- отсутствие требований к специальной подготовке защищаемой поверхности (грунтование, обеспыливание и обезжиривание) перед монтажом,
- монтаж в условиях, повышенных требований к запыленности окружающего пространства, например, в условиях работающего сложного оборудования в помещении или в местах массового скопления людей,
- ремонт и замена поврежденного участка огнезащитного покрытия силами собственного персонала службы эксплуатации,
- простота периодического или контрольного осмотра ответственных узлов стальных конструкций, с последующим восстановлением огнезащитного покрытия,
- широкий диапазон исполнения в насыщенных цветах для решения архитектурно-эстетических задач.
Результаты испытаний показали следующее: огнезащитная эффективность покрытия на стальных конструкциях составляет 15-90 мин в зависимости от приведенной толщины металла; огнестойкость воздуховодов и деревянных конструкций, сохранение работоспособности кабельных линий с использованием покрытия - не менее 90 минут.