Способ определения горючести полимерных материалов

Номер патента: 857832

Авторы: Лакоза, Мельников, Миков, Страхов

ZIP архив

Текст

Союз Советских Сщналистнческих Республик(22) Заявлено 240178 (21) 2574134,18-25 с присоединением заявки Но(23) Приоритетов С 01 И 25/52 Государственный коянтет СССР но делая изобретений н открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРЮЧЕСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ зависимостотносят к естиК 60, 1 0,1(К 0,5 05(К 2, 1 негорючие;- трудногорючие 1 трудновоспламеня Изобретение относится к исследо" ванию физических и химических свойств веществ и может быть использовано для определения пожарной опасности композиционных полимерных ма 5 териалов (КПМ) .Известен способ определения показателей воспламеняемости материалов, заключающийся в нагреве образца в печи до температуры 750 С. При этом регистрируется повышение температуры или появление пламени. Материал считается не горючим, если при нагревании образца не наблюдается пламени и температура в печи 15 поднимается не более, чем на 50 ОС 1).Недостатком этого способа является то, что он позволяет из всех классов веществ выделить только не- горючие. 20Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достига" емому результату является способ определения горючести полимерных материалов, заключающийся в нагреве 25 образца в воздушной среде до развития горения и измерении подаваемого теплового потока бт нагревателяИсточником нагрева образца служит электронагреватель и газовая горел ка с расходом газа 0,1-0,15 л/мин. При проведении опытов испытываемый образец подвешивают вертикально в центре электронагревателя над газовой горелкой.Опытйым путем подбирают такие условия зажигания, при которых отношение количества тепла, выделенного образцом при горении, к количеству тепла, выделенному источчиком зажигания, было бы наибольшим. Это отношение называют показателем горючести К.В и от величины К материалы следующим группам горюч К)2,1 - легковоспламеняемые 2),Недостаток известного, способа оп ределения горючести КПМ заключается в том, что при испытании КПМ этМм способом получают завышенные показатели горючести. Это является результатом того, что при нагревании образца КПМ с торца происходит его расслоение. Горение большинства КПМпроисходит в газовой фазе по схеме:нагрев материала выделение летучихпродуктов разложения, их перемешива-ние с воздухом и горение полученнойсмеси. Расслоение образца приводитк значительному увеличению площадиповерхности, с которой происходитгазовыделение. В результате этого летучие , которых выделяется в этомслучае значительно больше, чем выделилось бы из монолитного образца,при перемешивании с воздухом и сгора- онии выделяют большое количество тепла в камеру калориметра, что и приводит к завышению показателя горю"чести.: Цель изобретения - повышение точности определения горючести композиционных полимерных материалов (КПМ).Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения горючести полимерных материалов, вклю- щчающему нагрев образца в воздушнойсреде до развития горения и измерениеподаваемого теплового потока, Образец трубчатой формы нагревают изнутри до воспламенения, затем подают25воздушный поток до полного развитиягорения с фиксацией времени нагрева,после чего прекращают нагрев, фиксируют время свободного горения и определяют категорию горючести по величине критического запаса тепла Я,вычисленному по формулео.где с 1 - удельный тепловой поток отнагревателя;ь - время нагрева образца до развития горения,и времени свободного горения.Под временем нагрева до раЗвитиягорения понимается такое время нагрева, при котором наблюдается сво Ободное горение образца в -ечение30 с после выключения источника нагрева.Прогрев образца при испытаниях,в случае его невоспламенения, продолжают минимум до тех пор, пока термопара, размещенная с наружной сторонытрубы, не начинает фиксировать повышение температуры.Если образец не воспламеняется,увеличивают удельный тепловой потокот источника нагрева.При возникновении горения источник нагревавыключают и наблюдают заразвитием горения, В случае затухания образца, в последующих опытах пос-Ятепенно увеличивают время работы ис" точника до тех пор, пока после прекращения его работы образец не горитстабильно.Тепло, запасаемое образцом во время прогрева, можно определить следующим образом. В исследуемом образце размещаются термопары и во времяопыта записывается температурное полепо толщине образца, Для момента выключения источника нагрева строитсязависимость Т,= К Х) по формулеЯ,=р сТйх,где 0. - запас тепла в образце,Дж/мТ - температура образца, К;с - теплоемкость материала,Дж/кг К;Р - плотность материала, кг/мЭс 5" - толщина образца, м,.определяют запас тепла на единицуплощади поверхности образца. Такойметод требует знания зависимостейтеплофизических характеристик КПМот температуры, определение которыхв большинстве случаев очень сложнои трудоемко.В связи с этим согласно предлагаемому способу для определения горючести КНМ используют трубчатые образцы. При этом количество тепла отисточника нагреваС 1 ьгде с 1 - удельный тепловой поток отисточника нагрева, Дж/м 1Т - время теплового воздействияна образец до воспламененияи развития горения,с достаточной для практики степеньюточности можно считать равным теплу,запасенному образцом за это же время.Измерение ц производится в настроечных опытах.На основании длительных экспериментальных исследований в лабораторных условиях и анализа возникновения .пожаров в реальных условиях конкретизируют разделение КПМ на группы горючести.К трудногорючим можно отнести КПМ,которые имеют величину критическогозапаса тепла более 10 Дж/м; к трудновоспламеняемым - КПМ, которые имеют величину критического запаса тепла в пределах 5 10 -10 Дж/м ; клегковоспламеняемым - КПМ, которыеимеют величину критического запасатепла менее 510" Дж/мЯ В табл. 1 приведены сравнительные оценки горючести КПМ,857832 Т а б л и ц а 1 Классификация "оизвестному способу Классификация попредлагаемомуспособу Общепринятаястепень пожарной опасности веществ Не воспламЕняетсяот источника нагрева Негорючие материалы,не способные к горению Кс 0,1 Имеют величину критического запасатепла 010 Дж/м 2 О, 1 К с 0,5 Имеют величину критического запасатеплаО = 510 -10 Дж/мс Трудновоспламеняемые 0,5 сКс 2,1 Имеют величину критического запасатепла 05 10 Дж/мс Легковоспламеняющиеся К)2,1 Трудногорючие материалы, не поддерживающие горение На фиг.1 изображена экспериментальная установка для определения 25горючести КПМ в момент прогрева образца, реализующая предлагаемый с особ; на фиг.2 - то же , в моментнаблюдения эа свободным горением;на фиг,З схематично показано измене- Зоние температуры образца по его толщине при нагреве.Установка состоит из стапеля 1,узла 2 крепления нагревателя, нагревателя 3, воздухоэаборника 4, воэдуховода 5, вентилятора 6, .регулятора 7расхода воздуха, смотровых окон 8,узла 9 крепления образца. Цифрой 10обозначен исследуемый образец.Цифрами 11-13 (фиг.З) обозначеныполя температур в момент времени С, 40ь, Т . Причемс 1, с ьз,В момент времени 7 , запас теплав образце (условно площадь между осьюх и температурой кривсй 11) недостаточен для воспламенения образца. В 5момент времени Г (кривая 12) запастепла в образце достаточен для воспламенения, но недостаточен для развития горения, т.е. образец сразу жепотухнет, если в этот момент прек- рратит свою работу внешний источникнагрева. В момент временизапастепла в образце достаточен для воспламенения и развития горения, т,е.затухание образца после выключенияистОчника нагрева не происходит. П р и м е р 1. На установке, приведенной на фиг.1 и 2, проводят испытания образцов КПМ на основе ткани Т 13 и связующего ЭП(эпокси фенольное связующее), Трубчатый образец устанавливают на подставку так, что пакет лампс" находится внутри образца. Мощность удельного тепроВого потока от ламп равна 1,57 10" Дж/м .65й Включают лампу и нагревают образец. Последний воспламеняется через 58 с. Однако при отключении ламп пламя сразу гаснет. При увеличении времени нагрева на 5 с наблюдается самостоятельное горение в течение 8 с.ри работе ламп в течение 65 с время самостоятельного горения составляет 18 с.о формуле 0 = уопределяют запас тепла, Я : 1,57:10 65. = 1,02 10 Дж/м. Таким образом, при запасе тепла Ц)10 Дж/м самостоятельное горение наблюдается в течение 18 с, т.е, 10 Дж/м, поэтому материал следует отнести к трудногорючим.П р и м е р 2. Проводят испытания КПИ на основе ткани Т 23 и связующего НПС-27. Порядок и условия проведепня испытаний те же, что и в примере 1. Воспламенение материала происходит через 39 с. После выключения источника нагрева пламя затухает через 13-15 с. При увеличении времени нагрева на 3 с время самостоятель" ного горения составляет 31-33 с, Определяют запас тепла, необходимый для воспламенения и развития горения, по формуле= с,й0 = 1,57 10 42 =, 6,13 10 Дж/м Так как минимальный запас тепла, необходимый для воспламенения и развития горения 5 10"с 0,с (0 Дж/м, материал следует отнести к группе трудновоспламеняемых.Этн же материалы испытывают методом калориметрии. Показатель горючести КПМ на связующем НПС-27 пол чают равным 2,4, а на связующем: ЭП- 1,7В табл. 2 приведена сравнительная оценка горючести известным и предлагаемым способаю857832 Та блица 2 ЕЮШ ЕВПредлагаемый метод Материал Метод калориметрии Группагорючести Показательгорючести Критический запас тепла, Дж/м Время само- стоя- тельного горения,с Группагорючести КПМ на основе тканиТ 13 и связующегоЭП1,7 КПМ на основе тканиТ 13 и связующегоНПС-27 Т а б л и ц а 3 ГВремя самостоятельного горения,1, с Критический запас тепла к Д"/" Времянагрева,С, с. Плотностьтепловогопотока,с 1Вт/м 7,08 10 32 9,2 10 1,57.10 2 р 54 10 3,6 105 77 6 с 5910 6, 85 1 д7,2 10 20 Формула изобретения Результаты, приведеннйе в таблице, показывают, что испытания материалов известным методом калориметрии дают завышение горючести на 1 класс. Так КПМ на основе свяэуюцего ЭПследовало бы отнести к группе трудно- горючих, а на основе связующего НПС-27 - к группе трудновоспламеняемых.Кроме того, испытания материала проводят при разных значениях теплового потока при переменных количестКак видно из приведенной:таблицы критический запас тепла не зависит от уровня теплового потока (в пределах от 9 104 до 3,6. 10 ). Разброс экспериментальных данных, равный 8,4, объясняется разбросами технологических параметров при изготовлении образцов и погрешностями системы измерений при экспериментах.Внедрение результатов исследова" ний горючести стеклопластика на основе связующего ЭПпредлагаемым методом позволяет понизить категорию пожароопасности цеха прессования стеклопластиков и назначить категорию Д вместо В, Это дает воэможность сменить автоматическую систему пожаротушения на 2 установки Трудно- Трудновоспламе- горючий няемый 1,02 10 18 Легко- Трудновоспла- воспламеняемый 6,13 10 32 меняемый6 ве ламп типа КГОи напряженияйа лампах (220-380 В) . Плотность лучистого теплового потока определяютв настроечных опытах с помощью калориметрического устройства КУТП,разработанного в ЦАГИ.Подача воздуха осуцествляется соскоростью 1 Р/с, что определяетсянастройкой заслонки и контролируется анемометром АСД-З.30 Результаты испытаний занесены втабл,ЗУПМ, что приводит к экономии болееу) 50000 руб. Более широкое внедрение изобретения значительно увеличит указанную сумму экономии. Способ определения горючести поли.мерных материалов, включающий нагревобразца в воздушной среде, воспламенение и развитие горения, измерение М подаваемого теплового потока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определениягорючести композиционных материалов,используют образец трубчатой Формы, 65 который нагревают до воспламенения857832 изнутри, затем подают воздушный потокфиксируют время нагрева до развитиягорения и время свободного горенияи по величиче критического запаса,тепла Ц, вычисленного по формуле 0 5где- время нагрева;с - удельный тепловой поток, дж/ми времени свободного ;орения определяют горючесть композиционных полимерных материалов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.,фХимиями, 1972, с.67.2. Метод калорнметрии. ГОСТ 1708871Пластмассы, методы определениягорючести (прототип). ИИПИ Заказ 7231/ираж 907 Подписное илиал ППП "Патент", Ужгород, ул. Проектная, 4

Смотреть

Заявка

2574134, 24.01.1978

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-3611

МЕЛЬНИКОВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, ЛАКОЗА ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, СТРАХОВ ВАЛЕРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ, МИКОВ ВИКТОР ЛЕОНИДОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 25/52

Метки: горючести, полимерных

Опубликовано: 23.08.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-857832-sposob-opredeleniya-goryuchesti-polimernykh-materialov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения горючести полимерных материалов</a>

Похожие патенты