Автономное средство пожаротушения
Полезная модель относится к автономным установкам пожаротушения на основе микрокапсулированного огнегасящего вещества для подавления локальных очагов возгорания в системах силовой автоматики, пультах управления, электрических шкафах в момент их возникновения, т.е. для подавления возгорания на ранних этапах его развития. Автономное средство пожаротушения выполнено в виде многослойной пластины, состоящей из опорной подложки из рулонного тканого стеклопластика, пропитанного полимерным латексом; клеевого слоя, нанесенного на одну из сторон опорной подложки; отделяемой защитной пленки, временно закрывающей клеевой слой армирующей подложки в виде малярной сетки из стеклоткани, расположенной на другой (противоположной) стороне опорной подложки, и нанесенного на армирующую подложку огнегасящего композиционного материала, содержащего в качестве полимерного связующего отвержденную пластифицированную дибутилфталатом поливинилацетатную смолу и смесь микрокапсул, содержащих в качестве огнегасящего вещества галогенсодержащие алифатические насыщенные углеводороды из класса хладонов (фреонов).
Полезная модель относится к области пожарной техники, а именно к автономным установкам пожаротушения на основе микрокапсулированных огнегасящих веществ, используемых для подавления локальных очагов возгорания в системах силовой автоматики, пультах управления, электрических шкафах в момент их возникновения, т.е. для подавления возгорания на ранних этапах его развития.
Из SU 689681 A1, 05.10.1979 известно устройство для подавления загораний, содержащее емкость для микрокапсулирования огнетушащего вещества, внутри которой установлен перфорированный патрон с запалом заряда для разрушения микрокапсул, испарения огнетушащего вещества и его выброса из емкости.
Недостатками устройства являются неравномерный нагрев капсул с фреоном и недостаточная эффективность работы.
Известно применение вспучивающихся огнезащитных материалов для предотвращения распространения пламени, в общем случае состоящих из полимерного связующего, неорганических наполнителей и газообразующих веществ. Материалы этого класса при термическом воздействии пожара создают несгораемый теплоизолирующий барьер на пути распространения огня. Недостатком указанных материалов является отсутствие активного подавления горения и, как следствие, - временный характер защитного действия (см., например, патенты RU 
2028348 C1, 09.02.1995; RU 2043378 C1, 10.09.1995).
Известно автономное средство пожаротушения, выполненное из материала с огнегасящими свойствами на основе микрокапсул огнегасящего состава, распределенных в полимерном связующем. Микрокапсулы представляют собой микросферы, состоящие из сферических желатиновых оболочек и заключенного внутри каждой оболочки жидкого пожаротушащего агента, в качестве которого используются вещества класса галогенорганических соединений, определенной структурной формулы, например C3F7I, которые автоматически выделяются при нагревании. Микрокапсулы выполнены размером 100-400 мкм и вскрываются в интервалах температур 130-149°C и 166-190°C (RU 2161520 C1, 10.01.2001).
Недостатком известного средства является то, что изготовление желатиновых оболочек микрокапсул, используемых в нем для микрокапсулирования огнегасящего состава, является технологически сложным и дорогостоящим процессом, что значительно повышает стоимость изделий, изготавливаемых с использованием данного материала. Кроме того, известное средство имеет слишком высокий нижний порог срабатывания (при температуре 130°C), что не всегда приемлемо.
Из RU 90994 U1, 27.01.2010 известно другое автономное средство пожаротушения, выполненное из материала с огнегасящими свойствами, содержащего микрокапсулы с огнегасящим составом, имеющие размеры от 2 от 100 мкм (т.е. от 2·106 до 10-4 м) и представляющие собой галогенуглерод, заключенный в полимерную оболочку из полимочевины и/или полиуретана, и связующее, в качестве которого используется полимерная смола. Материал с огнегасящими свойствами нанесен на твердофазный носитель, например, на металлическую подложку. Данное средство обеспечивает срабатывание микрокапсул в диапазоне температур 110-165°C. Вместе с тем, данное средство обладает рядом недостатков. Так, например, с течением времени и/или при колебании температуры и влажности окружающей среды огнегасящий слой может растрескиваться и выкрашиваться с поверхности подложки. Таким образом, огнегасящие свойства средства ухудшаются, и в случае возникновения возгорания оно может не сработать.
Из RU 138651 U1, 20.03.2014 известна автономная система пожаротушения, включающая композиционный материал, содержащий микрокапсулы огнетушащего вещества, при этом композиционный материал размещен на электронагревательном элементе, который подключен, по меньшей мере, к одному средству диагностики возникновения пожара и расположен на подложке.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является автономное средство пожаротушения (RU 109668 U1, 27.10.2011), выполненное в виде многослойной пластины из листа композиционного материала, обладающего огнегасящими свойствами, путем его нарезки. Композиционный материал выполнен на основе микрокапсул огнегасящего состава, имеющих размеры от 2 до 100 мкм, представляющих собой галогенуглерод-1,1,2,2-тетрафтордибромэтан и/или 1,1,2-трифтортрихлорэтан и/или 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан и/или их смесь с другими галогенуглеродами, заключенный в полимерную оболочку из полимочевины и/или полиуретана на основе преполимера полиизоцианата. Микрокапсулы распределены в связующем - композиционном полимерном материале, включающем в себя полимерную составляющую и минеральную составляющую. На уже сформованный композиционный материал с одной стороны для его крепления на поверхность защищаемого объекта нанесен клеевой слой, закрытый защитной пленкой.
Автономное средство пожаротушения устанавливается в потенциально пожароопасное место и при возникновении возгорания тушит его на ранней стадии в течение 10-20 секунд после возгорания. Однако, данное автономное средство пожаротушения имеет ряд недостатков, а именно: не обладает достаточно высокими прочностными свойствами, высокой стойкостью к растрескиванию, атмосферостойкостью, влаго- и водостойкостью, что сокращает срок его службы в качестве автономного огнетушащего средства типа.
Технической задачей полезной модели и достигаемым техническим результатом является расширение арсенала средств пожаротушения за счет создания автономного средства пожаротушения, обладающего временной стабильностью, прочностью, безопасностью и достаточными эксплуатационными характеристиками, такими как долговечность, климатическая устойчивость, коррозионная стойкость.
Поставленная техническая задача решается представленной полезной моделью автономного средства пожаротушения.
Технический результат достигается тем, что автономное средство для пожаротушения с термоактивирующимся микрокапсулированным огнетушащим веществом выполнено в виде многослойной пластины, состоящей из:
(а) опорной подложки (3) из рулонного тканого стеклопластика, пропитанного полимерным латексом,
(б) клеевого слоя (4), нанесенного на одну из сторон опорной подложки,
(в) отделяемой защитной пленки (5), временно закрывающей клеевой слой (4),
(г) армирующей подложки (2) в виде малярной сетки из стеклоткани, расположенной на другой (противоположной) стороне опорной подложки (3), и
(д) нанесенного на армирующую подложку (2) огнегасящего композиционного материала (1), окрашенного тонкодисперсным красителем, содержащего в качестве полимерного связующего отвержденную пластифицированную дибутилфталатом поливинилацетатную смолу и смесь микрокапсул, содержащих в качестве огнетушащего агента (вещества) галогенсодержащие алифатические насыщенные углеводороды из класса хладонов (фреонов).
Хладоны выбраны из группы, включающей хладоны метанового ряда и/или хладоны этанового ряда, и/или хладоны пропанового ряда, и/или хладоны бутанового ряда.
Микрокапсулы содержат в качестве хладонов метанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей трифторбромметан, дифторхлорбромметан, дифтордибромметан, дифторбромметан, фтордихлорбромметан.
Микрокапсулы содержат в качестве хладонов этанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей пентафторэтан, 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан, 1,1,2-трифтор-2-хлордибромэтан.
Микрокапсулы содержат в качестве хладонов пропанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей октафторпропан, 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан, 1,1,1,3,3,3-гексафторпропан, 1,1,1,3-тетрафторпропан, 1,1,1,3-тетрафтор-3,3-дихлорпропан, 1,1,1,2,3,3-гексафтордибромпропан, 2-иодгептафторпропан.
Микрокапсулы содержат в качестве хладонов бутанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей октафторциклобутан, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-нонафторбутан, 1,1,2,2,3,3,4,4-октафторбутан, 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан 1,1,1,3,3-пентафторбутан, 1,1,2,2,3,3,4,4-октафтордибромбутан.
Оболочка микрокапсул, в которую заключен огнетушащий агент, может быть выполнена из высокомолекулярного соединения животного и растительного происхождения, например, включающего белки (желатин, альбумин, казеин), декстраны, производные целлюлозы (метил-, этил-, ацетил-, нитро- и карбоксиметилцеллюлозу), природные смолы (камеди, шеллак), синтетические (со)полимеры и олигомеры, выбранные из группы, включающей полиолефиньг, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилхлорид, полиакриламид, поликарбамид, эпоксидные и полиэфирные смолы, полиамиды, поли-органосилоксаны, а также парафины и стеарины.
Оболочка микрокапсул может быть выполнена из высокомолекулярного соединения, наполненного наночастицами минерального наполнителя в форме пластинок, имеющих толщину 1-5 нм, в частности монтмориллонита.
Огнетушащий композиционный материал в качестве огнетушащего агента дополнительно содержит диоксид углерода, азот, инертные газы, в частности аргон, перфторэтил-перфторизопропил-кетон, дибромметан, бромзамещенные углеводороды, фторбромзамещенные углеводороды в жидком состоянии.
На фиг. 1 представлена многослойная структура заявленного автономного средства для пожаротушения, где:
(1) - огнегасящий, окрашенный тонкодисперсным красящим веществом, композиционный материал, содержащий смесь микрокапсул в качестве огнегасящего вещества, распределенных в полимерном связующем (пластифицированной дибутилфталатом поливинилацетатной смоле);
(2) - армирующая подложка (малярная сетка из стеклоткани;
(3) - опорная подложка в виде рулонного стеклопластика, например с плотностью 140 г/м2 , пропитанная латексом (полимерным латексом);
(4) - клеящий слой;
(5) - защитная пленка (отделяемая) и временно закрывающая клеевой слой.
Защитная пленка выполнена, например, из полипропилена или парафинированной бумаги.
Клеящий слой выполнен из различных известных клеев (адгезивов): каучуковые клеи (на основе хлоропрена, полибутидиена, бутадиенстирольные, акриловые клеи (в частности на основе полиметилметакрилата), силиконовые (кремнийорганические) клеи и другие.
Общая толщина наносимых на армирующую подложку слоев композиционного материала составляет примерно до 1,5 мм.
Условия послойной (и общей) сушки наносимых слоев композиционного материала следующие: сушку осуществляют в сушильном боксе, температура сушки ~30°C; время высыхания наносимых слоев 30-40 мин.; после нанесения последнего слоя пластика с нанесенным композиционным материалом остается в сушильном шкафу до следующего дня.
Соотношение между связующим (пластифицированной поливинилацетатной смолой) и распределенными в нем микрокапсулами составляет примерно 1:4-1:5.
Технологический процесс изготовления автономного средства пожаротушения включает в себя следующие этапы:
1. Изготовление микрокапсул.
2. Смешивание микрокапсул с компонентами полимерного связующего.
3. Нанесение смеси на подложку с промежуточной сушкой.
4. Нарезка листов поштучно.
Пример.
Микрокапсулированные галогенуглеводороды, а также их смеси с другими указанными огнегасящими веществами получают различными широко известными способами получения микрокапсул, например, методом полимеризации на поверхности раздела фаз, коацервацией (В.Д. Солодовников «Микрокапсулирование», Москва, Химия, 1980, С. 108-173), в зависимости от выбора материала оболочки.
Микрокапсулы содержат ядро из галогенсодержащего алифатического углеводорода из класса хладонов или их смеси, или в смеси с другими огнегасящими веществами, такими как диоксид углерода, азот, инертные газы, в частности аргон, перфторэтил-перфторизопропил-кетон, дибромметан, бромзамещенные углеводороды, фторбромзамещенные углеводороды в жидком состоянии.
Оболочка микрокапсул может быть выполнена как однослойной, так и двухслойной, при этом первый (внутренний) слой может быть выполнен из различных смол (природных, растительного происхождения, искусственных смол и синтетических полимерных смол), а второй (наружный) слой может быть выполнен, например, из желатина, парафина, стеарина.
Оболочка может быть окрашенной как путем использования структурно окрашенных смол, так и введения красящего вещества в процессе получения оболочки из указанных смол.
Оболочка может содержать в качестве наполнителя (усиливающего, предотвращающего преждевременное разрушение оболочки) минеральный наполнитель в виде наночастиц в форме пластинок, имеющих толщину 1-5 нм, в частности монтмориллонит.
Содержание огнегасящего вещества (ядра микрокапсулы) в капсуле составляет 90-96%.
Микрокапсулы обладают способностью взрывоподобного разрушения их при температуре 100-300°C в течение 1-3 сек.
Для получения композиционного материала, являющегося одним из слоев заявленного автономного средства для пожаротушения, полученные микрокапсулы смешивают со связующим (в соотношении 1:4-1:5) -пластифицированной дибутилфталатом поливинилацетатной смолой в виде водной дисперсии. Красящее вещество может быть введено и в состав связующего вещества.
В качестве красящего вещества используют различные окрашивающие вещества, например, технический углерод и др.
Таким образом, согласно полезной модели, окрашенный композиционный материал представляет собой композицию, содержащую связующее вещество, возможно включающее красящее вещество, и дисперсный наполнитель, которым являются микрокапсулы огнегасящего вещества. Микрокапсулы представляют собой микросферы диаметром 10-80 мкм.
Хладоны, используемые в качестве огнегасящего вещества и составляющие ядро микрокапсулы - это фторуглероды или полифторуглеводороды, газы или жидкости (летучие). Хладоны могут содержать хлор, бром и йод. Хладоны являются нетоксичными веществами, взрывоопасных смесей с воздухом не образуют, практически при соприкосновении со всеми металлами не происходит никакой реакции.
Полученный композиционный материал, содержащий микрокапсулированное огнегасящего вещество, далее наносят на армированную подложку в виде малярной сетки из стеклоткани. Армированный слой нанесен на опорную подложку из рулонного стеклопластика, пропитанного полимерным латексом, например, латексом хлоропреновым, поливинилацетатным и др.
Далее на обратную сторону опорной подложки наносят клеевой слой, например, на основе хлоропренового клея. Затем клеевой слой закрывают временной защитной пленкой, например полипропиленовой пленкой.
При установке автономного средства пожаротушения временную защитную пленку отделяют для того, чтобы прикрепить автономное средство к поверхности защищаемых от возгорания помещений, изделий, агрегатов.
Автономное средство пожаротушения устанавливают в потенциально пожароопасное место, и при возникновении пожара оно тушит его на ранней стадии. Это происходит за счет активного выделения паров огнетушащего вещества, заключенного в микрокапсулу, например, галогенуглеводорода из ряда хладонов (дифторхлорбромметан, пентафторэтан, октафторпропан, октофторциклобутан или смеси их, или смесь галогенсодержащего алифатического насыщенного углеводорода с другими огнегасящими веществами, например с инертным газом аргоном, или диоксидом углерода).
При нагревании автономного средства для пожаротушения, например, выше 110°C, происходит разрушение микрокапсул и высвобождение огнегасящего вещества.
При использовании автономного средства тушение огня происходит в течение 10-20 секунд после возгорания, что сохраняет защищаемые объекты от разрушения огнем. Средство эффективно для защиты от возгораний распределительных электрощитов и коробок, моторных отсеков транспортных средств, трансформаторных и серверных станций, других электрокоммутационных и силовых агрегатов.
Таким образом, полезная модель позволяет расширить арсенал автономных средств пожаротушения, получить высокоэффективное огнетушащее средство, обеспечивающее интенсивное выделение огнетушащего агента и обладающее гибкостью, прочностью, временной стабильностью, надежностью и легкостью в использовании.
Кроме того, наличие в многослойной пластине (автономном средстве пожаротушения) опорного слоя из рулонного тканого стеклопластика, а также армирующего слоя в виде малярной сетки из стеклоткани, позволяет повысить прочностные и защитные свойства автономного средства пожаротушения в период его хранения, такие как, атмосферостойкость, водо- и влагостойкость, а также в период эксплуатации до момента возгорания: а, следовательно, и его коррозионную стойкость при воздействии на него неблагоприятных факторов, обусловленных условиями его эксплуатации.
1. Автономное средство пожаротушения с термоактивирующимся микрокапсулированным огнегасящим веществом выполнено в виде многослойной пластины, состоящей из:
(а) опорной подложки (3) из рулонного тканого стеклопластика, пропитанного полимерным латексом,
(б) клеевого слоя (4), нанесенного на одну из сторон опорной подложки,
(в) отделяемой защитной пленки (5), временно закрывающей клеевой слой (4),
(г) армирующей подложки (2) в виде малярной сетки из стеклоткани, расположенной на другой (противоположной) стороне опорной подложки (3) и
(д) нанесенного на армирующую подложку (2) огнегасящего композиционного материала (1), содержащего в качестве полимерного связующего отвержденную пластифицированную дибутилфталатом поливинилацетатную смолу и смесь микрокапсул, содержащих в качестве огнегасящего вещества галогенсодержащие алифатические насыщенные углеводороды из класса хладонов (фреонов).
2. Средство по п. 1, отличающееся тем, что хладоны выбраны из группы, включающей хладоны метанового ряда, и/или хладоны этанового ряда, и/или хладоны пропанового ряда, и/или хладоны бутанового ряда.
3. Средство по п. 2, отличающееся тем, что микрокапсулы содержат в качестве хладонов метанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей трифторбромметан, дифторхлорбромметан, дифтордибромметан, дифторбромметан, фтордихлорбромметан.
4. Средство по п. 2, отличающееся тем, что микрокапсулы содержат в качестве хладонов этанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей пентафторэтан, 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан, 1,1,2-трифтор-2-хлордибромэтан.
5. Средство по п. 2, отличающееся тем, что микрокапсулы содержат в качестве хладонов пропанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей октафторпропан, 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан, 1,1,1,3,3,3- гексафторпропан, 1,1,1,3-тетрафторпропан, 1,1,1,3- тетрафтор-3,3-дихлорпропан, 1,1,1,2,3,3-гексафтордибромпропан, 2-иодгептафторпропан.
6. Средство по п. 2, отличающееся тем, что микрокапсулы содержат в качестве хладонов бутанового ряда галогенсодержащие углеводороды, выбранные из группы, включающей октафторциклобутан, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-нонафторбутан, 1,1,2,2,3,3,4,4-октафторбутан, 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан 1,1,1,3,3-пентафторбутан, 1,1,2,2,3,3,4,4-октафтордибромбутан.
7. Средство по п. 1, отличающееся тем, что огнегасящий композиционный материал (1) окрашен тонкодисперсным красителем.
8. Средство для пожаротушения по п. 1, отличающееся тем, что огнегасящий композиционный материал в качестве огнегасящего вещества дополнительно содержит по меньшей мере одно (и/или) из диоксид углерода, азот, инертные газы, перфторэтил - перфторизопропил-кетон, дибромметан, бромзамещенные углеводороды, фторбромзамещенные углеводороды в жидком состоянии.
9. Средство по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что оболочка микрокапсул выполнена из высокомолекулярного соединения, наполненного наночастицами минерального наполнителя в форме пластинок, имеющих толщину 1-5 нм, в частности монтмориллонита.
10. Средство по одному из пп. 1-6 отличающееся тем, что оболочка микрокапсул, в которую заключен огнетушащий агент, выполнена из высокомолекулярного соединения животного и растительного происхождения.
11. Средство по п. 10, отличающееся тем, высокомолекулярного соединения животного и растительного происхождения включает белки (желатин, альбумин, казеин), декстраны, производные целлюлозы (метил-, этил-, ацетил-, нитро- и карбоксиметилцеллюлозу), природные смолы (камеди, шеллак), синтетические (со)полимеры и олигомеры, выбранные из группы, включающей полиолефины, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилхлорид, полиакриламид, поликарбамид, эпоксидные и полиэфирные смолы, полиамиды, полиорганосилоксаны, а также парафины и стеарины.
