Тычино Н.А. Огнезащита тканей. Microsoft Word
advertisement
1 Технические науки/13 Охрана труда Д.т.н. Тычино Н.А. Общество с дополнительной ответственностью «Огнезащита», Республика Беларусь Огнезащита материалов для декораций на основе целлюлозы и тканей Обеспечение безопасности жизнедеятельности в местах с массовым пребыванием людей, таких как: школы, интернаты, дошкольные учреждения, кинозалы, театры, выставочные залы, больницы, поликлиники и т.п., относится к социальным задачам со свойственной каждому объекту спецификой. Одним из основных направлений профилактики пожаров является снижение горючих свойств материалов, деталей, изделий и конструкций, окружающих человека в замкнутом пространстве. Данная статья материальных расходов направлена на решение, казалось бы, узкой, но важной проблемы пожарной профилактики жизнедеятельности - человека проблемы посредством обеспечения огнезащиты безопасности материалов, используемых при оформлении интерьера помещений различного назначения, а также применяемых при устройстве театральных декораций и малых архитектурных форм. Ширмы, драпировки, мягкие и жесткие театральные декорации, деревянные элементы театральных конструкций используемые для обстановки сценического действия имеют очень большую горючую составляющую, т.к. изготавливаются чаще всего из натуральной древесины, ДСП, ДВП, МДФ и др. продукции на основе целлюлозы, например, бумага, картон, вата, ткани технического назначения и т.п. В зависимости от свойств защищаемого материала и условий по его эксплуатации требуется подобрать приемлемое средство огнезащиты. Например, древесину, принимая во внимание ее свойства, можно пропитывать 2 антипиренами, окрашивать, огнезащитными лаками или красками, а также обрабатывать защитными покрытиями. Для огнезащиты ДСП, ДВП, МДФ и др. подобных материалов требуется применять огнезащитные средства способные к адгезии к таким поверхностям, уже обработанным различными формальдегидными смолами. Для огнезащиты тканей из натуральных волокон требуются защитные средства способные легко смачивать волокна ткани и удерживать антипирены длительное время в условиях эксплуатации изделий. Желательно, чтобы огнезащитное средство не изменяло цветовую гамму ткани и не влияло на ее прочность. Ткани на основе искусственных волокон не имеют капилляров и не способны к пропитке, а для поверхностного удержания антипирены должны обладать свойствами адгезии, они должны быть способны к поликонденсации в процессе удаления влаги. Пропитка бумаги и картона изза ее обработки водоотталкивающими пропитками также требует выбора своего огнезащитного средства. Достижение нормируемой огнезащитной эффективности для каждого материала обеспечивают средства, которые способны определенным образом удерживаться в массе материала длительное время и сохранять достигнутую огнезащитную эффективность, не влияя на эксплуатационные свойства обработанного материала. Выбор огнезащитного средства, удовлетворяющего многообразию свойств и широкой номенклатуре, подвергнутых обработке горючих материалов, - цель данной работы. Из кинетических исследований на электронном уровне известно, что для прохождения материала процессов с окисления, кислородом воздуха, например, целлюлозосодержащего необходимо преодолеть некий энергетический барьер активации, т.е. накопить энергию активации (Дж/моль) [1]. Характеристическая температура распределения является функцией физического состояния материала и, например, для сосновых опилок она составляет 2300С [1]. В тоже время и температура воспламенения сосновых опилок также составляет 2300С, температура воспламенения древесины сосны несколько выше и в среднем приближена к 2500С. Предположим, повышение 3 характеристической температуры распределения материала, влечет за собой повышение температуры воспламенения того же материала, соответственно, повысится термическая стойкость, материал станет более устойчивым к окислительным процессам, а это приведет к снижению горючих свойств материала. Насыщение антипиренами целлюлозосодержащего материала приводит к повышению его термической стабильности, появляется эффект огнезащиты. Исходя из этого, для снижения горючих свойств перечисленных выше материалов на основе целлюлозы использовали антипирены, которые проявляют механизмы огнезащитного действия при температурах ниже их температур воспламенения, т.е. в интервале 200…2500С. Для исследований были выбраны высокоэффективные огнезащитные средства, используемые в республике, типа ОК-ГФМ, СПАД и ОК-ДСМ Данные средства [2,3,4]. огнезащиты были разработаны с целью придания древесине высоких огнезащитных свойств, соответствующих группе горючести материалов Г1 по ГОСТ 30244 [5]. Средство огнезащитное ОК-ГФМ получено путем гидролиза полисахаридов в ортофосфорной кислоте с последующим соединением с карбамидом и образованием кристаллогидрата общей химической формулы С9Н25О12РN6.4Н2О (6-монодициандиамидокарбамидофосфат глюкозы) [2, 6]. Антипирен СПАД – (поли(ди)метилендициандиамидофосфат) - продукт поликонденсации моносоединений дициандиамидоформальдегидной с водной образованием фосфорсодержащей вязко-текучей системы [3, 6]. Огнебиозащитное средство ОК-ДСМ – комплексная синтезированная водная система фосфорилированного гидролизата полисахарида с дициандиамидоформальдегидной системой, которая в условиях протекания поликонденсации образует водорастворимый полимер-кристаллогидрат с высоким огнезащитным эффектом и свойствами биозащиты [4, 6]. Огнезащита деталей для декораций и малых архитектурных форм из древесины имеет некоторые особенности, которые связаны с наличием пороков древесины, таких как сучки, засмолки, деформации, сужение свободных каналов для проникновения антипиренов (свободных пор, свободных 4 капилляров), которые создают препятствия для проникновения средств защиты. При пропитке древесины в автоклавах такая проблема менее значима, т.к. при большой глубине проникновения от 10-15 мм и более, огнезащитное средство проникает в поры вокруг сучка, распространяется по всему периметру сучка или засмолки, и при воздействии огня огнезащита объекта деревянного строительства в целом может обеспечиваться. При капиллярных способах пропитки глубина проникновения средства на практике составляет 0,5-1,5 мм, и, соответственно, эффект огнезащиты в зоне пороков древесины не обеспечивается, что и ведет к плохому результату защиты декорации от огня. Такие клееные материалы как ДСП, ДВП, МДФ и др. особенно сдерживают проникновение антипиренов в толщу материала. Для таких материалов применяют средства огнезащиты древесины, которые не только проникают в свободное пространство древесных пор и капилляров, но и образуют на поверхности, по мере испарения влаги, тонкую (50-200 микрон) водорастворимую огнезащитную пленку, которая и служит преградой огню. При воздействии огня над поверхностью сучка, засмолки и др. пороков, образуется вспененный слой угля, создающий теплоизолирующий барьер и обеспечивающий их невоспламеняемость. Ранее проведенные исследования показали [6], что средство огнезащитное модифицированное ОК-ГФМ обеспечивает эффективную защиту при капиллярном способе пропитки деталей и конструкций из древесины. Антипирены типа СПАД способны к качественной огнезащите деталей из древесины, а также материалов на ее основе, в т.ч. и клееных древесных материалов, а также картона, бумаги и целлюлозных тканей. Средства, обладающие способностью не только проникать в поры, но и частично к образованию полимерной водорастворимой пленки, более всего подходят для огнезащиты большой номенклатуры материалов на основе целлюлозы и даже искусственных волокон (например, средство ОК-ДСМ [4, 6]). В практике огнезащиты мягких театральных декораций (тканей) еще часто имеют место случаи применения огнезащитных средств, которые при 5 высыхании образуют на поверхности тканей кристаллы неорганических солей, что значительно ухудшает их характеристики, не обеспечивает сохранения цветовой гаммы тканей и снижает эстетический вид. В таких случаях применяют, как правило, средства на основе неорганических солей, получаемые простым смешиванием с водой. При высыхании, когда вода испаряется, соли опять превращаются в неорганические комплексные кристаллы, что и создает эксплуатационные проблемы. Пропиточные средства неорганического плана не всегда являются эффективными, изменяют качественные и количественные показатели, а средства, имеющие кислотную реакцию среды с рН менее 4, всегда создают проблемы при пропитке и эксплуатации тканей. В качестве мягких театральных декораций для огнезащитной обработки использовали три группы тканей: ткани из натуральных волокон (лен, хлопок), вискозу и шелк, а также ткани из искусственных волокон (полиэстер). Испытания проводили по методу, установленному стандартом Беларуси [7], по которому положительным трудновоспламеняемой ткани результатом (ТВ), что является оценивается получение по отсутствию воспламенения ее при выдержке в течение 15с в пламени газовой горелки высотой 40 мм. При испытаниях поджигание проводят как с кромки, так и с поверхности ткани, которую закрепляют под углом к горизонту, т.е. поджигают ткань в условиях наиболее легкого ее возгорания. Пропитку тканей осуществляли средствами ОК-ГФМ, СПАД-10 и ОКДСМ разной плотности. В результате, средство ОК-ДСМ при плотности раствора, равной 1,20 г/см3, эффективность для натуральных обеспечило нормативную огнезащитную льняных и хлопковых волокон, а также вискозы и шелка, при мокром привесе, равном 0,9 кг средства на 1кг ткани. Сухой привес антипирена при этом составил 28% к массе ткани до ее пропитки. Однако, качество огнезащиты тканей из искусственных волокон при этих условиях не достигается. При использовании средства ОК-ДСМ плотностью 1,26 г/см3 была достигнута нормативная огнезащитная эффективность для 6 полиэстера. Мокрый привес, составил 80% от массы пропитываемой искусственной ткани, а при высыхании - 30% от массы ткани, подлежащей пропитке. Антипирен СПАД-10 плотностью, равной 1,2 г/см3, обеспечивает нормативную огнезащитную эффективность [7] для тканей из натуральных волокон при расходе 90% от массы пропитываемой ткани, при высыхании, воздушно сухой привес составляет не менее 25% от массы ткани до пропитки. Для получения качественной огнезащиты тканей из искусственных волокон (полиэстер) расход антипирена типа СПАД-0 требует мокрого привеса, равного 120%, или при высыхании привес должен быть не менее 45% (табл.1). Результаты получения трудновоспламеняемых свойств разных видов тканей, пропитанных огнезащитными средствами Таблица 1 Нормативные показатели качества огнезащиты тканей Вид пропитываемой ткани: Натуральные волокна (лен, хлопок) Вискоза, шелк Синтетические волокна (полиэстер) Расход огнезащитного средства (мокрый привес), %: ОК-ГФМ (ρ=1,26); 110 110 - СПАД-10 (ρ= 1,20); 90 90 120 ОК-ДСМ (ρ=1,25); 75 80 75 ОК-ДСМ (ρ=1,20) 90 90 110 ОК-ГФМ (ρ=1,26); 35 35 - СПАД-10 (ρ= 1,20); 25 25 45 ОК-ДСМ (ρ=1,26); 29 30 30 ОК-ДСМ (ρ=1,20) 25 25 40 Воздушно сухой привес, %: 7 Изменение качества ткани после пропитки: ОК-ГФМ (ρ=1,26); Снижают прочность, изменяют цвет, выступает соль, ткани не эстетичны. СПАД-10 (ρ= 1,20); Сохраняют прочность, цвет и эстетику. ОК-ДСМ (ρ=1,26); Сохраняют прочность, цвет и эстетику. ОК-ДСМ (ρ=1,20) Сохраняют прочность, цвет и эстетику. Рекомендации о применении: ОК-ГФМ (ρ=1,26); Не применять. Не применять. Не применять. СПАД-10 (ρ= 1,20); Рекомендовано. Рекомендовано. ОК-ДСМ (ρ=1,26); Рекомендовано. Рекомендовано. Рекомендовано. ОК-ДСМ (ρ=1,20). Рекомендовано. Рекомендовано. Не применять Не применять Проведенные исследования (табл.1) показали следующие результаты. Огнезащита тканей приводит к уплотнению поверхности и повышает их жесткость. Натуральные ткани (лен, хлопок) пропитываются легко как с помощью распыления, так и при окунании в раствор антипиренов. Пропитку шелка и вискозы в растворе антипирена заданной концентрации в ванне рекомендуется осуществлять после слабого увлажнения ткани водой. Синтетические ткани (полиэстер) не смачиваются водными растворами антипиренов, и только при обработке пленкообразующими антипиренами возможна их эффективная огнезащита. синтетических волокон, Распределяясь на поверхности пленкообразующие антипирены при высыхании образуют водорастворимую полимерную пленку, которая обволакивает синтетические волокна, обеспечивая огнезащитный эффект. Наиболее эффективным (табл.1) является огнезащитное средство ОКДСМ как в вопросах пропитки, так и по огнезащитной эффективности. Предварительная проверка воспламеняемости пропитанных средством ОК- 8 ДСМ тканей разного вида показала, что такие ткани как хлопок и лен, вискоза и шелк, а также полиэстер имеют близкие показатели огнезащитной эффективности, величина которых не превышает погрешности измерений. Поэтому заключительные испытания проводили на трех видах тканей: 100% хлопок, 100% вискоза и 100% полиэстер. Результаты оценки качества огнезащиты тканей, пропитанных средством ОК-ДСМ Таблица 2 Вид пропитывае мой ткани Удельный привес ткани после пропитки, кг/кг: мокр воздуш ый ноприве сухой с привес после отжи ма Хлопок- 0,60 0,23 Результаты огневых испытаний Классифика пропитанных средством ОК- ция ткани ДСМ образцов ткани по горючести Время Наличие Возгоран остаточн пробежки ие или ого пламени тление горения, по х/б ваты с поверхно от сти горящих образца капель образца 5 Нет Нет ЛВ 100% 0,75 0,29 0 Нет Нет ТВ Вискоза- 0,70 0,26 10 Нет Нет ЛВ 100% 0,80 0,30 0 Нет Нет ТВ Подиэстер- 0,65 0,26 10 Нет Тлеет ЛВ 100% 0,75 0,30 0 Нет Нет ТВ Примечание: ЛВ- легковоспламеняемая ткань, ТВ- трудновоспламеняемая ткань. Оптимизация норм расхода огнезащитного средства ОК-ДСМ, обеспечивающего трудновоспламеняемые свойства пропитанных им тканей из натуральных и количественные искусственных показатели волокон качества. позволяет конкретизировать Оптимальным расходом, 9 обеспечивающим требуемую огнезащитную эффективность для тканей из натуральных и искусственных волокон является мокрый привес (привес после отжима пропитанной ткани) 0,8 кг средства ОК-ДСМ на 1,0 кг пропитываемой ткани, что после сушки оценивается привесом равным 0,3 кг сухого антипирена на 1,0 кг ткани. Эти показатели применимы также при огнезащите картона, бумаги, ваты и других материалов, используемых в технических целях при устройстве декораций и малых архитектурных форм. Литература: 1. Киселев Я.С. Физические модели горения в системе предупреждения пожаров: Монография. –Санкт-Петербургский университет МВД России, 2000, 263 с. 2. ТУ РБ 190007689.001-2000. Средство огнезащитное модифицированное ОК-ГФМ. Технические условия. Минск, 2000 (www.ogn.by). 3. ТУ РБ37482175.002-98. Антипирены синтезированные пленкообразующие СПАД-0 и СПАД-10. Технические условия. Минск, 1998 (www.ogn.by). 4. ТУ BY 190007689.004-2010. Средство огнебиозащитное ОК-ДСМ. Технические условия. Минск, 2010 (www.ogn.by). 5. ГОСТ 30244-94. Межгосударственный стандарт. Материалы строительные. Методы испытания на горючесть. -Введ. 01.01.95. -М., 1994. –15 с. 6. Тычино Н.А. Качественный подход к огнезащите при капиллярной пропитке древесины : науч.-практич. пособие / Н.А. Тычино. – Минск : Право и экономика, 2013, – 163 с. (www.ogn.by) – ISBN 978-985-552-202-8. 7. СТБ 11.03.02-2010 (изм.№1). ССПБ. Средства огнезащитные. Общие технические требования и методы испытаний. –Введ. 01.07.2010. -Минск, 2010.
