Способ токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов и устройство для его осуществления

(19 3/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСНО(57) Изо риментал токсикол ни ям и всех отр получени тировани ных меро бретение относится к экспе-. ьной медицине, а именно к ого-гигиеническим исследоваможет быть использовано во аслях народного хозяйства для я исходных данных при проек-. и и разработке противопожарприятий. Целью изобретения повышение достоверности огической оценки продуктов полимерных материалов,Сущхнического решения состоит 16иал Всесоюэноьского инстибороныСычев явл ельство ССС 3/20, 1985 токси горения ность т Конс в том, что ингаляцию животных продук тами горения осуществляют после каждой стадии горения, при этом оценку токсичности на каждой стадии осущест вляют по отношению объема выделившихся продуктов горения к массе сгоревшего образца, вызвавшей 507. летальных исходов. Последовательность стадий горения обеспечивается изменением количества тепла, передаваемого от источника нагрева к образцу 2 с.п, и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. руктопре л горев,ИИПО,т тери М.: ЕНКИЕРИАВЛЕенки ентал аловоб токсикологической оценк мате С, сиколог и может дуктов горения полимерных мателов осуществляют следующим обраБерут образец полимерного матери масса которого известна, Сжигаобразца осуществляют путем нагния (например, малоинерционным тронагреваемым излучателем) в касгорания по режиму, близкому к ературному рещму реального поленном судостр родного ходных разрабо тий. ри з ала, ние евалек ере емп ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свиде М 1126303, кл. А 62 Иличкин В.С., Гусевненко М.В., Петров Г.Ные особенности установ еления токсичности прия судостроительных мборник научных трудов983, с. 30-35.(54СПОСОБ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕНИЯ етение относится к экспериой медицине, а именно к ток -гигиеническим исследования быть использовано в промыш-.гражданском строительстве, енин и других отраслях нахозяйства для получения исанных при проектировании и ке противопожарных мероприя Целью изобретения является повышение достоверности токсикологической ктов горения полимерныхмом нагрева. 10 15 20 25 жара, .т,е, обеспечивающему последовательное возникновение тления, воспламенения и догорания остатка.Продукты горения н смеси с воздухом (концентрация кислорода на уровне 1,6 Я+ 0,2) поступают в две из экспозиционных камер (и = К + 1, где К -число интересующих стадий), автоматически изменяющих свой объем от нулевого, причем первая экспозиционная камера набирает продукты горениян течение всего времени эксперимента до полного сгорания образца, авторая лишь на первой стадии горения(тление), По окончании первой стадиигорения вторая экспозиционная камеразакрывается и открывается третья,в объеме которой накапливаются продукты второй стадии (пламенное горение). При возникновении третьейстадии (догорание карбонизированного остатка) закрывается третья экспозиционная камера и открывается четвертая. По окончании экспериментапервая и четвертая экспозиционныекамеры закрываются. При этом объемэкспозиционных камер изменяется автоматически по сигналу датчиков давления внутри них,В каждой из предкамер размещеныпо 1 О подопытных животных, в качестве которых используют белых мышейсамцов массой 18 - 22 г, Время экспозиции мышей начинается с моментасоединения объема предкамеры с объемом экспозиционной камеры и продолжается 5 - 30 мин. По истечении времени экспозиции определяют количество погибших животных,Для получения исходных данных красчету показателя Нсо среды сжигаются несколько (5 - 8) одинаковыхобразцов материала, причем при испытании каждого из них во всех экспозиционных камерах проводится разбавление среды продуктов горения чистымвоздухом, обеспечивающее снижениепроцента летальных исходов у подопытных животных. Различные концентрации продуктов горения, полученныеописанным способом, позволяют определить зависимость количества летальных исходов у подопытных животныхот массы сгоревшего материала накаждой стадии его горения.На фиг. приведена принципиальная схема устройства, реализующегоспособ токсикологической оценки продуктов горения материалов; на фиг. 2 - графики изменения температуры поверхности образцов (фанера и теплоизоляционный материал ФС) при испытаниях с регулируемым режиУстройство для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов содержит камеру сгорания 1, внутри которой помещены источник нагрева 2, например, малоинерционныйэлектронагреваемый излучатель 3 регулирования мощности, держатель 4 с помещенным на нем образцом 5 испытываемого полимерного материала, наповерхности которого закреплен датчик 6 температуры исследуемого образца, весоизмерительное устройство7 для измерения массы сгоревшего образца, систему охлаждения продуктовгорения 8, газоанализаторы кислорода 9 и оксидов углерода, а также механизм регулиронания подачи воздуха,состоящий из воздуходувки 11 и трехуправляемых вентилей 1 2 - 14,экспозиционные камеры 15 и 16 переменного объема, выполненные в виде пат-, рубков 17 и 18 канала камеры сгорания 1, Внутри патрубков 17 и 18.размещены подвижные стенки 19 и 20,снабженные механизмами их перемещения 21 и 22, управляемыми датчиками23 и 24 давления, а от канала камеры сгорания 1 патрубки 17 и 18 отделены отсекающими заслонками 25 и 26,снабженными механизмами их перемещения 27 и 28. Кроме того, устройство содержит запирающую заслонку 29 с механизмом перемещения 30, а также программновременной блок 31, ко входу которого подключен датчик 6 контроля режима испытаний, а выходы соединены с управляющими входами механизмов перемещения 27 - 30, отсекающих и запирающей заслонок 25, 26 и 29. Выходгазоанализатора кислорода 9 подключен к первому управляемому вентилю12, который расположен на трубопроводе 32, соединяющем воздуховоду 11с объемом. камеры сгорания 1, второйи третий управляемые вентили 13 и14 расположены на трубопроводах 33и 34, соединяющих воздуходувку 11 сэкспозиционными камерами 15 и 16 соответственно. Клетки с подопытнымиживотными помещены внутри предкамер 35 и 36, которые расположены, напри4756835 1 О 15 20 при испытаниях с регулируемым режимом нагрева имеют вид, представленный на фиг,2. При этом обе кривые могут быть разбиты на и участков,которые характеризуют стадии горения полимерных материалов, Так, например, участки 1-2 и и 1( -2 соответ/ ствуют стадии нагрева образца,участки 2-3 и 2 - 3 - режиму развития процесса тления., участки 3-4 и 3 /4 - режиму развития пламенного горения, участки 4-5 и 4- 5 - режи( l му затухания пламенного горения, а участки 5-6 и 5 - 6 - стадии дого(ракия карбонизированного остатка,Пусть, например, нас будут интересовать результаты исследования материала на участках 2 - 3 и 3-4.Перед началом испытания образец 5 устанавливают на держатель 4 и весоизмерительное устройство 7 фиксирует начальную массу образца, Отсекающие заслонки 25 и 26 находятся в закрытом состоянии, а подвижные стенки 19 и 20 экспозиционных камер 15 и 16 - в исходном, при этом объем экспозиционных камер 15 и 16 близок к нулю. Вентили 12 - 14 закрыты, а запирающая заслонка 29 открыта.Включена прокачка газоанализаторов,система охлаждения 8 заполнена проточной водой, что при любых условиях испытаний не позволяет температу-. ре в экспозиционных объемах подняться выше 30 С. Информация о необходимом режиме теплового воздействия на образец определяется в предварительных опытах и закладывается в блок 3 регулирования мощности,Газоанализатор кислорода 9 настроен так, что поддерживает содержание кислорода в объеме камеры сгорания на уровне 167. 0,2. Как только содержание кислорода будет меньше установленного значения, он помер, н углублениях подвижных стенок19 и 20 экспозиционных камер 15 и 16и отделены от объемов соответствующих экспозиционных камер крышками37 и 38. Устройство содержит такжеусилитель 39, предназначенный длясогласования выходного сигнала датчика 6 со входом программно-временного блока 31. Устройство работает следующим образом,Графики изменения температуры поверхности испытываемых образцов 25 30 35 40 45 50 55 дает сигнал на открытие управляемого вентиля 12, что обеспечивает подачу воздуха н камеру сгорания,Припревышении верхнего допуска содержания кислорода вентиль2 по сигналу с газоанализатора 9 запирается,запрещая таким образом дальнейшееразбавление. При этом газоанализатор оксидов углерода настроен аналогичным образом на поддержание определенной концентрации оксидовуглерода внутри экспозиционных камер,По сигналу испытателя включаетсяблок 2 нагрева образца и программновременной блок 31 . Первый из них подает напряжение на излучатель,нагревающий образец испытываемого материала, При этом датчик 6 контролярежима испытаний через усилитель 39подает сигналы на программно-временной блок 31, который управляет работой механизмов 27 - 30 перемещения отсекающих и запирающей заслонок в. соответствии с заданным режимом теплового воздействия.При достижении требуемого значения температуры на обогреваемой поверхности образца, соответстнующе - го началу первой (из интересующих нас) стадии горения (точка 2 кривой, программно-временной блок 31 выдает сигналы на закрытие запираюшей заслонки 29 и открытие отсекающей заслонки 25 первой экспозиционной камеры 15. При этом давление внутри канала камеры сгорания 1 начинает возрастать, а изменение этого давления фиксируется датчиком 23 давления, который выдает сигнал на механизм 21 перемещения подвижной стенки 19, Увеличение объема первой экспозиционной камеры 15 осущестнляется до тех пор, пока давление на мембрану датчика 23 не будет близким к нулю (например, в промежутке ( в ) - (+1) мм нод,ст.). При этом внутри камеры сгорания 1 осуществляется предварительное разбавление среды продуктов горения.Как только температура поверхности образца 5 достигнет значения, соответствующего окончанию первой стадии горения (точка 3), блок 31 выдает сигнал на механизм 27 перемещения заслонки 25, которая опускалась в нижнее (пс чертежу) положение, отсекает объем экспозиционной каме1475683 10 15 формула изобретения 20 у подопытных животных и по показани-.ям весоизмерительного устройства 7 определяют массу образца, сгоревшую на исследуемой стадии.Когда между первой и второй иссле дуемыми стадиями горения образца материала не существует временного промежутка, после того, как закроется отсекающая заслонка 25, открывается заслонка 26 второй экспозиционной камеры 16, в последующем аналогично описанному выше происходит затравка второй группы животных продуктами второй стадии горения того же образца материала. 40Если такой временной интервал есть, т.е. если исследуется токсичность образцов материала на участках 3-4 и 5 - 6, то после закрытия отсекающей заслонки 26 с блока 31 поступает 45 сигнал на открытие запирающей заслонки 29, после чего блок 31 переходит в режим ожидания сигнала с датчика 6 на начало исследования токсичности продуктов горения, соответствующих второй стадии горения полимерных материалов (участок 5"6),Данное техническое рещение позволяет с большей степенью достоверности проводить токсикологическую оцен ку продуктов горения полимерных материалов, поскольку появилась возможность оценить обстановку, например, на путях эвакуации в различные моменры 15 от объема камеры сгорания 1, По показаниям газоанализатора оксидов углерода 1 О через открытый управляемый вейтиль 14 в объеме пер - вой экспозиционной камеры 15 при необходимости осуществляется вторичное разбавление среды продуктов горения до нужной концентрации, после чего вентиль 14 запирается, дверца предкамеры 35 открывается, и начинается затравка первой группы животных, продолжающаяся 5-30 мин.Одновременно с этим при охлаждении среды в экспозиционной камере 15 датчик 23 регистрирует падение давления и включает реверс механизма 21 перемещения стенки 19, при этом объем экспозиционной камеры 1 5 уменьшается до тех пор, пока не будет скомпенсирован объем, вызванный тепловым расширением воздуха,По окончании затварки фиксируют объем первой экспозиционной камеры 15 и количество летальных исходов ты течения пожара, уч есть пожа роопасные свойства материала, напримерскорость выгорания, степень понижения опасности отравления за счет разбавления продуктов горения, например,путем искусственного вентилирования,а также дать практические рекомендации по обеспечению понижения опасности отравления на путях эвакуации какза счет изменения свойств материалов,так и за счет искусственного разбавления выделяющихся продуктов горения. 1. Способ токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов путем сжигания образцов материалов и по результатам инголяции животных определение токсичности продуктов горения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки, инголяцию осуществляют на последовательных стадиях тления, воспламенения и догорания остатка, причем оценку токсичности осуществляют после каждой стадии по отношению объема выделившихся продуктов горения к массе сгоревшего образца, вызвавшей 50 7 летальных исходов, а последовательность стадий горения обеспечивают изменением количества тепла, передаваемого от источника нагрева к образцу.2. Устройство для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов, содержащее камеру сгорания с источником нагрева, систему охлаждения продуктов горения гаэоанализаторы кислорода и оксидов углерода, экспозиционную камеру с изменяющимся объемом, датчик температуры исследуемого образца, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов за счет приближения условий испытаний к реальным, оно содержит по крайней мере еще одну экспозиционную камеру, датчики давления среды, установленные внутри каждой экспозиционной камеры, механизм регулирования подачи воздуха, состоящий из воздуходувки и управляемых вентилей,при этом выход газоанализатора кислорода соединен с первым управляемым вентилем, расположенным на трубопро воде, соединяющем воздуходувку с ка мерой сгорания, выход газа анализа/тора оксидов углерода подключен квторому и третьему управляемым вентилям, расположенным на трубопроводах, соединяющих воздуходувку с соответствующими экспозиционными камерами, причем экспозиционные камерывыполнены ввиде патрубков каналакамеры сгорания, имеющих отсекающиезаслонки, снабженные механизмами ихперемещения, запирающую заслонку,расположенную на входе камеры сгорания, весоизмерительное устройство,датчик контроля температуры образцаподключен к входу программно-временного блока, выходы которого соединены со средствами управления иперемещения отсекающими и запирающейзаслонками.1 3, Устройство по п.2, о т л и - 1 О ч а ю щ е е с я тем, что внутри патрубков размещены подвижные стенки,снабженные механизмами перемещения,управляемые датчиками давления.1475683 га г Составитель В,СапроновТехред М,дндык Корректор Л.Латай дактор Н.Горва писное венно 11303 рет с ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственн Заказ 2102/10ВНИИПИ Государ тираж 397 комитета по изо Москва, Ж, Р иям и открытиям при ГКНТ ССС я наб д. 4/5