RU242512U1 - Огнетушащее полотно активного пожаротушения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к противопожарным устройствам и предназначена для тушения локальных возгораний с применением микрокапсулированных огнетушащих веществ, и может быть использована, в частности, для тушения возгораний в бытовых условиях, электроустановок, аккумуляторов, небольших разливах горючих жидкостей. Огнетушащее полотно активного пожаротушения выполнено со слоистой структурой и включает несущий слой, выполненный из полимерного материала с антипиреном, и функциональный слой, выполненный дискретным из полимерного материала с антипиреном и с распределенными в нем микрокапсулами с огнетушащим веществом, при этом несущий слой дополнительно содержит защитный слой, выполненный из полимерного материала с антипиреном. Технический результат изобретения заключается в обеспечении устойчивости к термическому разрушению полотна и механическим нагрузкам, что обеспечивает дополнительную защиту от вторичного распространения пламени при повышении прочностных характеристик, повышая эффективность пожаротушения локальных очагов возгорания. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к противопожарным устройствам и предназначена для тушения локальных возгораний с применением микрокапсулированных огнетушащих веществ, и может быть использована в частности для тушения возгораний в бытовых условиях, электроустановок, аккумуляторов, небольших разливах горючих жидкостей.

Известно покрывало для изоляции очага возгорания спасательное, содержащее трехслойное огнезащитное полотно, в котором лицевой слой выполнен из базальтовой ткани, средний слой из клеенки подкладочной хлопкополиэфирной с ПВХ-покрытием, а внешний огнетеплозащитный слой выполнен из огнезащитного материала «Оксипан», дублированного огнезащитной тканью, в качестве которой используется кремнеземная (патент RU 211355 U1, 01.06.2022). Известное покрывало характеризуется длительным временем тушения очага возгорания при недостаточной механической прочности, что приводит к прокаливанию полотна и потере целостности изделия, что снижает его надежность и эффективность тушения очага возгорания. Вместе с тем возможно повторное возгорание после снятия покрывала при поступлении новой порции кислорода к тлеющим фрагментам очага.

Известно полотно противопожарное, состоящее из тканого или нетканого материала, пропитанного огнетушащим гелем, состоящим из загустителя, флегматизатора горения, антифриза, антисептика и воды в массовом соотношении: загуститель 0,05-10%, флегматизатор горения 1-15%, антифриз 1-30%), антисептик 0,1-10%, вода остальное (патент RU 126945 U1, опубл. 20.04.2013). Известное полотно позволяет ликвидировать очаг возгорания класса А и В путем перекрытия доступа кислорода к очагу, при этом входящие в состав огнетушащего геля флегматизатор горения и антифриз, обладающий охлаждающим эффектом, контактирует с материалом очага возгорания и локально тушат его, при этом в результате быстрого сгорания аэрозолеобразующего состава геля в окружающее пространство выделяется большое количество аэрозоля (дыма), содержащего вредные и коррозионно активные вещества типа хлора и его производных. Вместе с тем, недостатком такого полотна является высокая начальная температура срабатывания (200-300)°С, что приводит к прокаливанию полотна, в результате чего теряются прочностные свойства волокон, снижается разрывная нагрузка и повышается вероятность разрыва и потеря целостности изделия, что снижает его эффективность и надежность.

В настоящее время широко применяются автономные пожаротушащие изделия на основе микрокапсулированных огнегасящих веществ, высокая эффективность тушения которыми достигается за счет низкой температуры активации 90-160°С и доставки огнетушащего вещества из вскрывающихся микрокапсул непосредственно в очаг возгорания. Попадая в очаг возгорания, молекулы огнегасящего вещества распадаются с образованием свободных радикалов, обрывающих кинетические цепи процесса горения, быстро прекращая его развитие.

Наиболее близким является полотно противопожарное на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ, включающее несущий слой и функциональный слой, при этом несущий слой выполнен из материала, обладающего высокой термостойкостью и хорошими механическим свойствами, в частности из стеклоткани или минеральной ткани (патент RU 2751396 С1, опубл. 17.08.2021), а функциональный слой выполнен из полимерного материала с распределенными в нем микрокапсулами с огнетушащим веществом. Известное полотно направлено на повышение эффективности тушения за счет практически единовременного вскрытия микрокапсул с огнетушащим веществом с одновременным деструктивным разрушением полимерного материала и выделения значительного количества нейтральных газов, дополнительно блокирующих очаг возгорания. Происходит залповый выброс всего огнетушащего агента, приводящий к подавлению очага возгорания. При этом, в качестве полимерной матрицы использован горючий полимерный материал, способный самостоятельно, после кратковременного огневого воздействия, поддерживать горение композита с микрокапсулами, что приводит к термическому разрушению несущего слоя и изделия в целом, в результате чего снижается разрывная нагрузка, повышается вероятность разрыва и сквозных прогаров с распространением пламени, что снижает эффективность и надежность пожаротушения локальных очагов возгорания. Вместе с тем, выполнение функционального слоя непрерывным и сплошным приводит к поверхностному распространению трещин в слое, образующихся под действием механических нагрузок, возникающих при хранении и эксплуатации изделия, что приводит к преждевременному разрушению функционального слоя, снижая эффективность, и тем самым надежность пожаротушения.

Задачей настоящей полезной модели является разработка нового огнетушащего активного полотна с высокими прочностными свойствами, обеспечивающего высокую эффективность и надежность тушения очага возгорания.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении устойчивости к термическому разрушению полотна и механическим нагрузкам, что обеспечивает дополнительную защиту от вторичного распространения пламени при повышении прочностных характеристик, повышая эффективность пожаротушения локальных очагов возгорания и тем самым надежность устройства.

Поставленная задача решается тем, что в огнетушащем полотне активного пожаротушения, выполненном со слоистой структурой и включающем несущий слой, выполненный из огнестойкого материала, и функциональный слой, выполненный из полимерного материала с распределенными в нем микрокапсулами с огнетушащим веществом, новым является то, что несущий слой дополнительно содержит защитный слой, выполненный из полимерного материала, содержащего антипирен, а функциональный слой выполнен дискретным из полимерного материала, дополнительно содержащего антипирен.

Предпочтительно выполнение защитного слоя с внутренней стороны несущего слоя, а функционального слоя - на защитном слое. Целесообразно при этом с внешней стороны несущего слоя выполнение дополнительного защитного слоя.

Целесообразно выполнение защитного слоя с внешней стороны несущего слоя, а функционального слоя - с внутренней стороны несущего слоя.

Предпочтительно выполнение функционального слоя толщиной 0,5-2 мм и количеством микрокапсул с огнетушащим веществом 30-100 грамм на 1 м² огнетушащего полотна.

В настоящей заявке под внутренней стороной несущего слоя понимается сторона, которая при эксплуатации заявляемого полотна обращена к очагу возгорания.

Сущность полезной модели поясняется рисунками, где:

на Фиг. 1 схематически представлено огнетушащее полотно активного пожаротушения, в котором защитный слой выполнен с внутренней стороны несущего слоя, а функциональный слой - на защитном слое;

на Фиг. 2 схематически представлено огнетушащее полотно с дополнительным защитным слоем;

на Фиг. 3 схематически представлено огнетушащее полотно активного пожаротушения, в котором защитный слой выполнен с внешней стороны несущего слоя, а функциональный слой - с внутренней стороны несущего слоя.

Заявляемая полезная модель выполнена со слоистой структурой и состоит из последовательно расположенных слоев, с образованием единой конструкции, которая включает несущий слой 1 с защитным слоем 2 и функциональный слой 3. Несущий слой 1 выполнен из огнестойкого материала, в частности стекловолокна. Несущий слой 1 содержит, в частности, с внутренней стороны защитный слой 2, выполненный из полимерного материала, содержащего антипирен, а функциональный слой 3 дискретно нанесен на защитный слой 2 и выполнен из полимерного материала с антипиреном с распределенными в нем микрокапсулами с огнетушащим веществом (Фиг. 1). Функциональный слой 3 предпочтительно выполнять толщиной, в пределах 0,5-2 мм и количеством микрокапсул с огнетушащим веществом 30-100 грамм на 1 м² полотна, что является необходимым и достаточным условием для сохранения устойчивости к механическим нагрузкам и термическому разрушению функционального слоя с оптимальным использованием дорогостоящих микрокапсул и достижения высокой эффективности тушения очагов возгорания.

При толщине функционального слоя 3 менее 0,5 мм снижается количество огнетушащего вещества, что требует повышения плотности распределения микрокапсул, что в свою очередь приводит к снижению количества связующих компонентов материала, снижая механическую прочность композиционного материала функционального слоя 3; при толщине более 2 мм - снижается способность локальных участков слоя сопротивляться пластическим деформациям и разрушению, что также снижает механическую прочность. Вместе с тем, при количестве микрокапсул с огнетушащим веществом менее 30 грамм на 1 м² полотна снижается количество огнетушащего вещества и эффективность тушения; при количестве микрокапсул с огнетушащим веществом более 100 грамм на 1 м² полотна - повышается расход дорогостоящих компонентов и вместе с тем снижается количество связующих компонентов материала, снижая механическую прочность композиционного материала функционального слоя 3.

Для изготовления огнетушащего полотна активного пожаротушения в качестве несущего слоя 1 используется огнестойкий материал, например стекловолокно, с внутренней стороны которого выполнен защитный слой 2, образованный путем распыления или пропитки методом поверхностной или погружной обработки соответственно. Несущий слой 1 может быть выполнен из стеклоткани, брезента, Арамида или его производных, или другого огнестойкого материла. В качестве материла для защитного слоя 2 может быть использован силикон или любой термостойкий полимер с добавлением антипирена, количество которого определяется согласно инструкции. На защитном слое 2 выполнен функциональный слой 3 путем дискретного нанесения посредством трафарета предварительно подготовленной композиционной смеси полимерного материала с антипиреном и микрокапсулами с огнетушащим веществом.

В зависимости от области применения полезной модели для повышения ее огнестойкости и улучшения защиты от вторичного распространения пламени в качестве несущего слоя 1 может быть использован материал, содержащий с внешней стороны дополнительный защитный слой 4, выполненный способом, аналогично защитному слою 2. (Фиг 2).

В зависимости от области применения полезной модели защитный слой 2 может быть выполнен с внешней стороны несущего слоя 1, а функциональный слой 3 дискретно нанесен с внутренней стороны несущего слоя 1 (Фиг. 3).

В качестве полимерного материала для функционального слоя 3 может быть использован любой термостойкий полимер.

В качестве антипирена для защитного слоя 2 и функционального слоя 3 может быть использован порошок бората цинка, количество которого задается на стадии изготовления полимерной смеси и определяется согласно инструкции. В качестве антипирена, в зависимости от свойств используемого полимера, могут применяться как органические, так и неорганические антипирены, в том числе их композиции, в том числе: органические галогенсодержащие антипирены (например, хлорорганика, броморганика), фосфорорганические антипирены, неорганические галогенсодержащие антипирены (например, хлориды, бромиды), неорганические безгалогеновые антипирены (например, гидроксид алюминия, гидроксид магния, боратные соединения, диоксид сурьмы). Выбор антипирена и его концентрации осуществляется с учетом сочетания факторов: эффективности ингибирования, совместимости с полимером, стабильности в процессе производства, а также сохранения механических, технологических, адгезионных и козегионных свойств используемого полимера в качестве полимерной матрицы.

В качестве микрокапсул с огнетушащим веществом могут быть использованы микрокапсулы с жидким огнетушащим веществом, например, с перфторкетоном, хладоном или иным термочувствительным газообразующим агентом, ингибирующим горение.

В частности для функционального слоя 3 использован композиционный материал, имеющий следующий состав в мас.%:

силикон - 50 мас.%;

микрокапсулы с огнетушащим веществом - 50 мас.%;

антипирен - согласно инструкции по отношению к силикону.

Для изготовления материала функционального слоя 3 предварительно готовят композиционную смесь путем последовательного введения с перемешиванием до однородной массы компонентов: полимерного материала в вязко-текучем состоянии, в частности силикона; антипирена, в частности порошка бората цинка, в количестве согласно инструкции; микрокапсул с огнетушащим веществом, в частности с перфторкетоном.

Функциональный слой 3 наносится посредством трафарета толщиной в пределах 0,5-2 мм и количеством микрокапсул с огнетушащим веществом в пределах 30-100 грамм на 1 м² полотна. При этом, исходя из заданных значений количества м² производимого полотна, толщины функционального слоя и количества микрокапсул, трафарет предварительно изготовлен с определенными параметрами размеров, формы локальных участков и т.п.

После отверждения функционального слоя 3 полотно нарезается по заданным размерам в зависимости от области назначения и упаковывается.

Устройство работает следующим образом.

При тушении очаг возгорания полностью накрывают огнетушащим полотном активного пожаротушения функциональным слоем 3 к очагу возгорания. Благодаря повышенной воздухонепроницаемости полотна за счет наличия защитного слоя 2 на несущем слое 1 перекрывается доступ кислорода к очагу возгорания (Фиг. 1-Фиг. 3) При достижении температуры активации микрокапсул с огнетушащим веществом, которая как правило составляет 90-160°С, тонкая их оболочка разрушается и огнетушащее вещество испаряется, заполняя замкнутый объем. При продолжительном температурном воздействии начинается термическое разрушение слоев полотна, однако, благодаря присутствию антипирена в композиционном слое 3 и защитном слое 2 (Фиг. 1, Фиг. 3) происходит замедление процессов термического разложения и разрушения, предотвращая образование сквозных прогаров, препятствуя самовоспламенению полотна и распространению огня, и тем самым повышая эффективность пожаротушения.

Антипирен выполняет защитную функцию за счет следующих механизмов:

- образование негорючего защитного барьера (углеродистого или минерального слоя) на поверхности слоев с антипиреном;

- поглощение тепловой энергии и замедление нагрева материала слоя с антипиреном и до температуры разложения;

- выделение инертных газов (например, углекислого газа или водяного пара), блокирующих доступ кислорода;

- ингибирование радикальных реакций в пламени.

Полотно убирают после визуально наблюдаемого прекращения возгорания.

Выполнение функционального слоя дискретным позволяет снизить напряжения в локальных участках, облегчая условия их релаксации, препятствует поверхностному распространению трещин в слое, образующихся под воздействием термомеханических напряжений, повышает сопротивляемость разрушению, что позволяет сохранить целостность функционального слоя, повышая эффективность пожаротушения.

Полезная модель прошла испытания для тушения модельных очагов возгорания класса Б. Результаты испытаний образцов заявляемого полотна размером 0,8×0,8 м² приведены в Таблице 1. После того, как полотно убирали с места потушенного очага возгорания, повторного возгорания не наблюдалось. При этом время ликвидации очага возгорания даже при минимальном количестве микрокапсул с огнетушащим не превышает 90 с, сквозные прогары не обнаружены, наблюдалось сохранение целостности и устойчивость к термическому разрушению всего полотна, без самовоспламенения, что подтверждает высокую эффективность тушения.

Таким образом, содержание антипирена в слоистой структуре полезной модели обеспечивает устойчивость к ее термическому разложению и самовоспламенению, а выполнение функционального слоя дискретным повышает способность материала сопротивляться разрушению и деформациям под действием внешних нагрузок, возникающих при хранении и эксплуатации полезной модели, обеспечивая устойчивость к механическим нагрузкам, что в общем и целом обеспечивает дополнительную защиту от вторичного распространения пламени при повышении прочностных характеристик, повышая эффективность пожаротушения локальных очагов возгорания и тем самым надежность устройства.

Claims (5)

1. Огнетушащее полотно активного пожаротушения, выполненное со слоистой структурой и включающее несущий слой, выполненный из огнестойкого материала, и функциональный слой, выполненный из полимерного материала с распределенными в нем микрокапсулами с огнетушащим веществом, отличающееся тем, что несущий слой дополнительно содержит защитный слой, выполненный из полимерного материала, содержащего антипирен, а функциональный слой выполнен дискретным из полимерного материала, дополнительно содержащего антипирен.

2. Огнетушащее полотно по п. 1, отличающееся тем, что защитный слой выполнен с внутренней стороны несущего слоя, а функциональный слой выполнен на защитном слое.

3. Огнетушащее полотно по п. 2, отличающееся тем, что несущий слой содержит выполненный с внешней стороны дополнительный защитный слой.

4. Огнетушащее полотно по п. 1, отличающееся тем, что защитный слой выполнен с внешней стороны несущего слоя, а функциональный слой выполнен с внутренней стороны несущего слоя.

5. Огнетушащее полотно по п. 1, отличающееся тем, что функциональный слой выполнен толщиной 0,5-2 мм и количеством микрокапсул с огнетушащим веществом 30-100 грамм на 1 м²огнетушащего полотна.