СОСТАВ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Российский патент 1997 года по МПК A62D1/00 

Предлагаемое техническое решение относится к средствам объемного тушения пожаров.

Известен состав, содержащий в качестве окислителя нитрат калия, а в качестве горючего фенолформальдегидную смолу резольного типа при следующем соотношении компонентов ( мас.):
фенолформальдегидная смола резольного типа 30 50
нитрат калия 50 70
Данный состав используется для вытеснения порошков из ручных огнетушителей, но при его горении образуется газоаэрозольная смесь, оказывающая огнетушащее действие на очаг пожара. Поэтому данный состав может быть использован и для объемного тушения пожаров [1]
Недостатками известного состава являются его низкая огнетушащая эффективность и невысокие прочностные характеристики.

Задачей изобретения является создание составов для объемного тушения пожаров с повышенной огнетушащей эффективностью и высокими физико-механическими свойствами.

Сущность изобретения заключается в том, что состав содержит нитрат калия, идитол, перхлорат калия и дивинил-стирольный термоэластопласт (ДСТ) или бутадиен-нитрильный каучук (СКН), или смесь бутадиенового (СКБ) и натурального (НК) каучуков и вазелиновое (ВМ) или индустриальное (ИМ) или трансформаторное масло (ТМ) при следующем соотношении компонентов (мас.):
идитол 10 15
дивинил-стирольный термоэластопласт или бутадиен-нитрильный каучук, или смесь бутадиенового и натурального каучуков 8 15
перхлорат калия 16 35
нитрат калия 31 65
вазелиновое или индустриальное, или трансформаторное масло 0,1 4.

Введение в состав идитола позволило интенсифицировать процесс горения состава и, соответственно, увеличить вынос конденсированной части газоаэрозольной смеси, образующейся при горении. При этом наряду со значительным количеством инертных газов (CO₂, N₂, H₂O), получается большое количество конденсированных частиц соединений калия (K₂O, KOH, K₂CO₃ и др.). При поступлении в герметичный объем, в котором идет пожар или начинается его развитие, газоаэрозольная смесь своей инертной газовой фазой разбавляет горючую среду (понижает концентрацию кислорода), а конденсированной фазой осуществляет ингибирование химических реакций в пламени пожаров. Все это в комплексе приводит к ликвидации очага пожара. Интенсификация процесса горения состава за счет введения идитола обеспечивает больший вынос конденсированной фазы в защищаемый объем и, соответственно, повышает огнетушащую эффективность состава.

Уменьшение содержания идитола <10% приводит к ухудшению процесса горения, к недостаточному выносу соединений калия в защищаемый объем, в конечном счете к падению огнетушащей эффективности состава.

Увеличение содержания идитола >15% приводит к уменьшению содержания в составе калиевых соединений, к уменьшению образующихся при горении соединений калия. Падает огнетушащая эффективность состава.

Введение в состав перхлората калия позволило, с одной стороны, несколько интенсифицировать процесс горения состава и улучшить вынос конденсированной фазы к очагу пожара и, соответственно, повысить его огнетушащую эффективность и, с другой стороны, получить в продуктах сгорания новый компонент KCl. Комбинация соединений калия, таких как K₂O, KOH, K₂CO₃ и KCl, оказывается при их определенном сочетании более эффективным ингибитором химических реакций в пламени.

Нижний предел введения перхлората калия 16% и верхний предел 35% определяются снижением огнетушащей эффективности составов при выходе перхлората калия за указанные пределы.

Введение ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК позволяет значительно повысить прочностные (физико-механические) характеристики составов. При использовании составов в качестве огнетушащих средств на объектах, которые могут претерпевать большие ударные, вибрационные нагрузки или ускорения, прочностные характеристики составов становятся определяющими в работе всей пожаротушащей системы в целом. Прочность при введении в состав или ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК возрастает во всем заявляемом диапазоне содержания перечисленных компонентов. Сам диапазон ограничен другими факторами.

Нижний предел введения ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК 8% определяется технологическими соображениями. При содержании ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и КН меньше 8% составы практически не вальцуются на горизонтальных вальцах. Кроме того, резко снижаются деформационно-прочностные характеристики, особенно у составов с ДСТ или с СКН.

Верхний предел введения ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК 15% определяется снижением огнетушащей эффективности составов при превышении данного предела по содержанию ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК в составах. Соотношение каучуков СКБ и НК в их смеси целесообразно изменять в пределах (2 -4):1, однако оптимальным является соотношение 3:1.

Введение в состав ВМ, или ИМ, или ТМ позволило улучшить технологические характеристики состава, а именно снизить внешнее трение при прессовании и в результате уменьшить усилие прессования при изготовлении изделий из состава.

Нижний предел введения или ВМ, или ИМ, или ТМ 0,1% определяется возможностью переработки состава с минимальным добавлением масла, при этом усилия прессования снижаются с 70 МПа до 50 МПа, что допустимо с точки зрения безопасных условий изготовления.

Верхний предел введения ВМ, или ИМ, или ТМ 4% определяется снижением усилий прессования до 40 МПа при сохранении высокой огнетушащей эффективности. При увеличении содержания масел >4% огнетушащая эффективность падает.

Таким образом, введение в состав, содержащий окислитель нитрат калия, идитола, перхлората калия и ДСТ, или СКН, или смеси СКБ и НК и ВМ, или НМ, или ТМ в указанных соотношениях позволяет получить состав с высокой огнетушащей эффективностью и высокими физико-механическими характеристиками.

Предлагаемый состав значительно расширяет сырьевую базу, т.к. при его изготовлении предлагается использовать материалы (ДСТ, СКН, СКБ, НК), которые изготавливаются в больших количествах в народном хозяйстве и относительно дешевы. Кроме того, предлагаемая технология изготовления данного состава с использованием летучего растворителя и проходного прессования также позволяет использовать тот тип оборудования, которое в условиях сокращения оборонных расходов остается пока незагруженным.

Предлагаемый состав устойчиво горит при атмосферном давлении, что повышает эффективность всей системы объемного пожаротушения, т.к. уменьшаются массогабаритные характеристики газогенерирующих устройств, в которых сжигаются специальные тушащие композиции (СТК).

Варьирование в составах различными типами каучуков позволяет, кроме того, иметь составы с различными уровнями скоростей горения и поэтому проектировать газогенерирующие устройства с различными размерами шашек при обеспечении необходимых требований по интенсивности подачи огнетушащих смесей.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими примерами приготовления составов.

Пример 1. Получение состава, содержащего (мас.):
идитол 12
ДСТ 12
KClO₄ 25
KNO₃ 49
ВМ 2
Загружают в смеситель 12 г идитола, 49 г KNO₃, 25 г KClO₄, 12 г ДСТ и 2 г ВМ и приливают растворитель хлористый метилен /модуль М=1 (5 7)/. Время перемешивания 1 ч. После этого полученную пластичную массу выгружают и вальцуют на горизонтальных вальцах при температуре 60 80^oC до получения однородного полотна. Полученное полотно формуют на прессе при температуре 80 -90^oC для получения изделий заданной геометрической формы и размеров.

Пример 2. Получение состава, содержащего (мас.):
идитол 15
СКН 15
KClO₄ 20
KNO₃ 46
ИМ 4
Загружают в смеситель 15 г идитола, 46 г KNO₃, 20 г KClO₄, 15 г СКН и 4 г ИМ и приливают растворитель хлористый метилен /М=1 (5 7)/. Остальные операции аналогичны операциям примера 1.

Оценку огнетушащей эффективности и скорости горения предлагаемого состава осуществляли на образцах в виде шнура диаметром 5 мм, изготовленных формованием на прессе полотна, полученного на горизонтальных вальцах.

Экспериментальную проверку по огнетушащей эффективности различных составов проводили по следующей методике.

В замкнутом объеме 0,040 м³ сжигали навеску исследуемого состава. После распределения в течение 60 с аэрозольной смеси по объему в него вносили горящий образец полиметилметакрилата (оргстекло). Проводя серию экспериментов с различными количествами (навесками) исследуемого состава, определяли минимальную его навеску, при сжигании которой самостоятельное горение оргстекла в объеме продолжалось не более 1 с. Разделив полученную величину минимальной навески на объем, находили минимальную огнетушащую концентрацию исследуемого состава.

Изготовление образцов из предлагаемого состава и их испытания на растяжение с целью определения напряжения при максимуме усилия растяжения (σ_max) проводили согласно существующим требованиям на разрывной машине.

Полученные экспериментальные результаты приведены в табл. 1 и 2.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит значительно снизить массу СТК, необходимую для ликвидации пожара, и, соответственно, массу всей системы пожаротушения, что особенно важно при обеспечении пожаробезопасности передвижных транспортных средств.

Использование: средства объемного тушения пожаров. Сущность изобретения: состав содержит нитрат калия, идитол, перхлорат калия и дивинил-стирольный термоэластопласт, или бутадиен-нитрильный каучук, или смесь бутадиенового и натурального каучуков, и вазелиновое, или индустриальное, или трансформаторное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%: идитол 10 - 15, дивинил-стирольный термоэластопласт или бутадиен-нитрильный каучук или смесь бутадиенового и натурального каучуков - 8 - 15, перхлорат калия - 16 - 35, нитрат калия - 31 - 65, вазелиновое или индустриальное или трансформаторное масло - 0,1 - 4. 2 табл.

Состав для объемного тушения пожаров, отличающийся тем, что он содержит нитрат калия, идитол, перхлорат калия, дивинилстирольный термоэластопласт, или бутадиен-нитрильный каучук, или смесь бутадиенового и натурального каучуков и вазелиновое, или индустриальное, или трансформаторное масло при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат калия 31 65
Идитол 10 15
Перхлорат калия 16 35
Дивинилстирольный термоэластопласт, или бутадиен-нитрильный каучук, или смесь бутадиенового и натурального каучуков 8 15
Вазелиновое, или индустриальное, или трансформаторное масло 0,1 4