RU50912U1

RU50912U1 - Слоистый огнезащитный материал

Info

Publication number: RU50912U1
Application number: RU2005125286/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Андреевич Годунов; Виктор Васильевич Авдеев; Николай Григорьевич Кузнецов; Владимир Николаевич Овчинников; Сергей Геннадьевич Ионов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК")
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-01-27

Abstract

Полезная модель относится к огнезащитным слоистым материалам, обладающим высокими теплоизолирующими свойствами при воздействии высоких температур и может быть использована для огнезащиты, в частности, электрических кабелей и пучков кабелей. Слоистый огнезащитный материал, содержит гибкую основу и слой огнезащитного состава, содержащий в 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. Материал обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками - такими как прочность, пластичность, стойкость к климатическим факторам и улучшенной огнестойкостью.

Description

Полезная модель относится к огнезащитным слоистым материалам, обладающим высокими защитными свойствами при воздействии высоких температур и может быть использована для огнезащиты, в частности, электрических кабелей, пучков кабелей и кабельных линий.

В патенте US 5232976 раскрывается огнезащитный слоистый материал, содержащий в качестве основы нетканый материал и огнезащитный слой следующего состава: 25-60 мас.% окисленного графита. 5-25 мас.% латекса хлоропрена (в пересчете на сухой остаток) и 5-25 мас.% вещества, выбранного из группы, содержащей: полиакрилонитрил, целлюлозу, фенолформальдегидную смолу, полиимиды и др. Кроме того, материал может содержать различные органические и неорганические добавки, например, хлорпарафины, силикаты, гидроксиды Al, Mg, карбонат Аl и др. Получали материал с покрытием толщиной около 2,5 мм, расширяющийся при нагревании в 5-7 раз.

Недостатком указанного материала является использование в его составе фенол-содержащей смолы, повышающей токсичность продуктов сгорания. Кроме того, материал не обладает достаточной эластичностью и прочностью, что ограничивает области его применения и отрицательно влияет на его огнезащитную способность.

Наиболее близким материалом к предложенному является слоистый огнезащитный материал, содержащий тканевую гибкую основу с нанесенным на нее слоем огнезащитного состава, содержащего, в мас.ч.: хлоропреновый каучук - 100, модифицированный ледяной уксусной кислотой окисленный (интеркалированный) графит со степенью расширения 40-50 при 140-150°С - 50-100 (см. RU 2124546)

К недостаткам полученного материала можно отнести недостаточно высокую каркасность образующегося при пожаре защитного слоя пены, что снижает огнезащитную эффективность материала, а также его сравнительно низкую эластичность.

Задачей полезной модели является устранение всех присущих известным техническим решениям недостатков, а также повышение влагостойкости материала.

Поставленная задача решается слоистым огнезащитным материалом, содержащим гибкую основу и слой огнезащитного состава, включающего хлоропреновый каучук и интеркалированный графит, в соответствии с которым огнезащитный состав

дополнительно содержит хлорпарафин, полифосфат аммония, каолин и аэросил при следующем соотношении 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.

В частных воплощениях полезной модели поставленная задача решается тем, что огнезащитный состав дополнительно содержит 1,0-4,0 масс.% трехокиси сурьмы. Состав также может дополнительно содержать до 4 масс.% вулканизатора. Состав в некоторых своих воплощениях может дополнительно содержать от 15 до 30 масс.% гидроокиси алюминия.

Целесообразно, чтобы состав содержал интеркалированный графит со степенью расширения, не менее, чем в 100 раз.

В некоторых воплощениях полезной модели важно, чтобы соотношение толщины основы к толщине защитного слоя материала составляли как 1:(1,5-5,0). Сущность полезной модели состоит в следующем.

Дополнительное совместное введение в огнезащитный слой материала хлорпарафина, полифосфата аммония, каолина и аэросила, а также изменение содержания интеркалированного графита, хлоропренового каучука, хлорпарафина и трехокиси сурьмы привели к резкому увеличению вспенивающей способности огнезащитного состава, а, следовательно, материала на его основе, улучшению механической прочности материала, каркасности образующейся пены. Кроме того, не наблюдалось горения материала, в том числе остаточного, после удалении пламени.

Для получения огнезащитного материала могут быть использованы, например, следующие материалы:

Каучук хлоропреновый в соответствии с ТУ РА 00204145-0651-97 или каучук хлоропреновый М-40 фирмы «Денка»

- Интеркалированный графит в соответствии с ТУ 55728-006-13267785-96 Аэросил в соответствии с ГОСТ 14922-77

- Каолин обогащенный в соответствии с ГОСТ 19608-84

Парафин хлорированный ХП-470 в соответствии с ТУ 6-01-16-90 Трехокись сурьмы в соответствии с ТУ 48-14-1-88

- Полифосфат аммония в соответствии с ТУ 2148-029-13267785-04.

- Вулканизатор (окись цинка) по ГОСТ 202-84

- Этилацетат, марка А (Б) по ГОСТ 8981-78

- Бензин «Нефрас С2-80/120» по ТУ 38.401-67-108-92

В качестве основы для получения материала используют хлопчатобумажные ткани (миткаль), кордовую ткань, стеклоткань, или любой другой нетканый гибкий материал - например, бумагу, пластик, фольгу - металлическую и графитовую и т.д.

Для получения материала используют хлоропреновый каучук со средней склонностью к кристаллизации.

Выбранный каучук в сочетании с интеркалированным графитом обеспечивает защиту от огня широкого круга горючих материалов.

Термин «интеркалированный графит» охватывает широкий круг химических соединений - продуктов внедрения в графитовую матрицу атомных и/или молекулярных систем. Ряд интеркалированных графитов, таких как бисульфат графита, нитрат графита, т.н. окисленный графит и др. обладает способностью при нагревании многократно увеличиваться в объеме.

Увеличение содержания интеркалированного графита в огнезащитном составе до заявленных количеств (по сравнению с известным составом) совместно с введением хлорпарафина и полифосфата в заявленных количествах не только улучшает вспенивающую способность огнезащитного состава, но и приводит к тому, что в условиях пожара поддерживается каркасность кокса и материал не осыпается, что значительно улучшает огнезащитную способность покрытия.

Наиболее оптимальной является степень расширения графита более 100, что обеспечивает наилучшие показатели расширения огнезащитного состава.

Хлорпарафин несет двоякую функцию - с одной стороны, он является антипиреном, с другой стороны, жидкий хлорпарафин является пластификатором. Именно такое содержание указанного хлорпарафина является оптимальным и обеспечивает возможность эффективной технологической переработки огнезащитного материала путем шпредингования (клеепромазки), что позволяет выпускать слоистый материал с высокой однородностью нанесенного на него огнезащитного слоя.

Антипиреновые свойства хлорпарафина могут быть значительно усилены добавлением другого антипирена - трехокиси сурьмы. Одновременное введение этих двух компонентов в заявляемых количествах позволяет достичь синергетического эффекта - резкого возрастания огнезащитных свойств.

Совместное введение в качестве наполнителя таких веществ как каолин и аэросил в состав, содержащий интеркалированный графит и полифосфат аммония улучшает

технологические свойства композиции - композиция обладает улучшенными тиксотропными свойствами и седиментационной устойчивостью, что является чрезвычайно важным при получении из этого состава материала путем шпредингования. Также оба этих компонента благоприятно влияют на механические и огнезащитные свойства состава.

Введение в состав огнезащитного слоя материала вулканизатора при заявленном содержании хлоропренового каучука не является обязательным, однако его введение сказывается благоприятно на свойствах огнезащитного состава и еще более улучшает технологические свойства.

Введение в заявленных количествах гидроокиси алюминия резко позволяет снизить дымообразование.

В предложенном материале можно использовать до 4 масс.% вулканизатора, в качестве которого может быть использованы следующие вещества:

1) Оксид цинка (наиболее желателен).

2) Смесь стеарат кальция с оксидами Mg и Zn.

3) Смесь N, N' - дифурфурилтиомочевины с оксидами Mg и Zn

4) Смесь альдегидного ускорителя (833) со свинцовым глетом и т.д.

Идентификация полученных продуктов проводилась методом РФА и химического анализа.

Степень расширения интеркалированного графита оценивается как объем (в см³) 1 г вспененного в муфеле при 900°С интеркалированного графита (например, окисленного).

Физико-механические характеристики материала оценивали по стандартным методикам определения огнезащитной эффективности в соответствии с требованиями НПБ 238-97* «Огнезащитные кабельные покрытия. Общие технические требования и методы испытаний».

Терморасширяющийся огнезащитный материал представляет собой полимерную композицию на основе каучука и минеральных наполнителей и выпускается в виде эластичного листового материала различной ширины, преимущественно, на тканевой основе.

Пример 1.

1,5 кг хлоропренового каучука, 0,09 кг каолина, 0,03 кг полифосфата аммония и 0,37 кг пластификатора (хлорпарафина) последовательно загружали в зазор между вальцами с одновременным их вальцеванием. Затем осуществляли съем полученных пластин.

Снятые с валков пластины полученной резиновой смеси измельчали и помещали в смеситель. Затем в смеситель добавляли растворители - 2,2 кг этилацетата и 1,1 кг нефраса с добавлением 1,1 кг интеркалированного графита, например, окисленного, и 0,03 кг аэросила и мешалкой перемешивали до гомогенного состояния.

В таблице 1 данный огнезащитный состав приведен под номером 1.

Далее пасту наносили на основу, выполненную из стеклоткани PS-1000 толщиной 1,0 мм.

Нанесение пасты осуществляли путем шпредингования. Стеклоткань заправляли в клеепромазочную машину, склеивали и наносили на нее пасту с получением огнезащитного материала в виде рулона. После сушки материал перематывали на картонную гильзу и разрезали на ленты. Толщина слоя огнезащитного состава составляла 2,0 мм.

Пример 2.

1,5 кг каучука, 0,04 кг каолина и 0,24 кг хлорпарафина, 0,32 кг полифосфата, 0,32 кг окиси цинка и 0,08 кг трехокиси сурьмы, последовательно загружали в зазор между вальцами с одновременным их вальцеванием. Затем осуществляли съем полученных пластин.

Снятые с валков пластины полученной резиновой смеси измельчали и помещали в смеситель. Затем в смеситель добавляли растворители - 12,6 кг этилацетата и 6,3 кг нефраса с добавлением 5,28 кг окисленного графита и 0,32 кг аэросила и мешалкой перемешивали до гомогенного состояния.

Далее пасту наносили на основу, выполненную из стеклоткани КТ-11 (300) по ТУ РБ 05780349. - 2000

Нанесение пасты осуществляли путем шпредингования. Стеклоткань толщиной 0,4 мм заправляли в клеепромазочную машину, склеивали и наносили на нее пасту с получением огнезащитного материала в виде рулона. После сушки материал перематывали на картонную гильзу и разрезали на ленты. Толщина слоя огнезащитного состава составляла 0,7 мм.

В таблице 1 приведены полученные в соответствии с примерами огнезащитные материалы, а также их свойства.

Пример 3. Осуществляли получение материала в соответствии с примером 2, однако содержание вулканизатора (окиси цинка) составляло 4%, а содержание трехокиси сурьмы - 4%. В качестве материала основы использовалась лента на тканевой основе толщиной 1,0 мм.

В результате получали эластичный огнезащитный материал в виде ленты на тканевой основе с нанесенным на нее огнезащитным составом, толщиной 1,00 мм со следующими характеристиками:

Степень расширения, %, не менее	2000
Плотность покрытия в состоянии поставки, г/см³	1,0±0,2
Толщина, мм	1,1
Разрывная нагрузка -	600 Н

Кроме приведенных характеристик, предложенный материал также обладает следующими эксплуатационными характеристиками:

- Предел распространения огня по кабелю: в течение 40 минут огонь не распространяется.

- Радиус изгиба кабеля с нанесенным покрытием - не изменяется, что свидетельствует о высокой пластичности материала.

- Максимальный токовые нагрузки кабеля с покрытием не изменяются Стойкость к климатическим факторам: диапазон рабочих температур -50÷50°С, относительная влажность воздуха - до 100% включительно, что свидетельствует об абсолютной влагостойкости материала.

Таблица 1
	Содержание компонентов в огнезащитном слое	Состав 1	Состав 2
1.	Интеркалированный графит	35,0	65,0
2.	Каолин	3,0	0,5
3.	Аэросил	1,0	4,0
4.	Хлорпарафин	12,0	3,0
5.	Полифосфат аммония	1,0	4,0
6.	Трехокись сурьмы	-	1.0
7.	Вулканизатор	-	4,0
8.	Хлоропреновый каучук	остальное
9.	Соотношение толщин огнезащитного слоя и основы	1:2	1:1,75
Свойства огнезащитного материала
	Степень расширения материала, %	Не менее 1000	Не менее 2000
	Аббляция¹	Отсутствие эрозии кокса
	Каркасность	В процессе пожара кокс сохраняет геометрические формы
	Разрывная нагрузка, Н	1960	588
¹Унос частиц материала с поверхности под воздействием пламени

Claims

1. Слоистый огнезащитный материал, содержащий гибкую основу и слой огнезащитного состава, включающего хлоропреновый каучук и интеркалированный графит, отличающийся тем, что огнезащитный состав дополнительно содержит хлорпарафин, полифосфат аммония, каолин и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.%:

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

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит 1,0-4,0 мас.% трехокиси сурьмы.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит до 4 мас.% вулканизатора.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит 15-30 мас.% гидроокиси алюминия.

5. Материал по п.1, отличающийся тем, что состав содержит интеркалированный графит со степенью расширения, не менее чем в 100 раз.

6. Материал по п.1, отличающийся тем, что соотношение толщины основы к толщине защитного слоя составляет как 1:(1,5-5).