ОГНЕТУШАЩИЙ ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ Российский патент 2000 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к противопожарным средствам, а более конкретно, к составам огнетушащих порошков, применяющихся для тушения твердых, жидких и газообразных веществ, а также электроустановок, как в закрытых пространствах, так и на открытом воздухе.

Огнетушащие порошки являются, как правило, механическими смесями различных компонентов, основу которых составляют активные огнегасящие средства с целевыми технологическими и эксплуатационными добавками.

Так, уровень техники характеризуют составы на основе аммофоса, содержащие высокодисперсные (50-150 мкм) гидрофобный диоксид кремния (аэросил) и каолино-шамотный порошок (алюмосиликат - ), обеспечивающие необходимые показатели текучести смеси из технических средств (огнетушителей, автоматических установок и пожарных автомобилей порошкового и комбинированного действия) и кажущейся плотности за счет оптимизации гранулометрического соотношения их частиц (см., например, патент РФ N 2086279, А 62 D 1/00, опубл. в бюл. N 22-97; а.с. N 1181672, А 62 D 1/00, 1985 г.; ТУ 113-08-597-86 "Порошки огнетушащие марки П-2АП и П-4АП", введены в действие с 01.01.93, Госстандарт СССР, N 086/001264/02).

Однако указанные составы имеют неудовлетворительные технологические и служебные характеристики, а именно, из-за большого массового содержания балластного антифрикционного наполнителя (каолино-шамотного порошка) при неудовлетворительной текучести смеси со временем снижается огнетушащая способность состава.

Кроме того, каждый из аналогов имеет функциональные и технологические недостатки, ограничивающие практическое использование этих составов, соответственно: слеживаемость порошка, сложный состав активной основы и содержание серы в продуктах термораспада; плохая текучесть, низкая насыпная плотность; анизотропия физических свойств при минусовых температурах от кристаллизации воды, содержащейся в тонкозернистом коалино-шамотном порошке.

Более совершенным является выбранный по числу совпадающих признаков в качестве ближайшего аналога состав, описанный в изобретении по а.с. N 652945, A 62 D 1/00, 1979 г., который имеет повышенную огнетушащую способность при снижении температуры в очаге пожара. Известный состав выполнен на активной основе аммофоса, содержит гидрофобный диоксид кремния - аэросил и наполнитель алюмосиликатный - пирофиллит, что обеспечивает меньшую слеживаемость, обеспечивающую повышение срока службы огнетушителей, снаряженных этим составом.

Недостатком известного огнетушащего порошкового состава является несбалансированное соотношение компонентов, содержание которых не оптимизировано для получения более лучших основных технических характеристик, как технологических: выше текучесть, меньше склонность к комкованию и слеживаемости, так и назначения: повышенной эффективности тушения пожаров.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация количественного состава композиции для повышения функциональной надежности универсального огнетушащего порошка с адекватным основным действием при увеличении срока службы.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном огнетушащем порошковом составе на основе аммофоса, содержащем гидрофобный диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, компоненты введены в состав в следующем соотношении (мас.%):
аммофос - 87...94
диоксид кремния гидрофобный - 3...8
наполнитель алюмосиликатный - 3...5,
причем используют предварительно осушенные гидрофобный диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, модифицированные силаном, в качестве гидрофобного диоксида кремния используют аэросил или силохром, а в качестве алюмосиликатного наполнителя используют флогопит или пирофиллит.

Отличительные признаки позволили улучшить технологические и эксплуатационные свойства состава путем оптимизации количественного содержания компонентов и их массового соотношения в композиции с максимальной эффективностью пожаротушащей способности при необходимой гидрофобности и достаточной текучести порошка.

Выбор границ диапазона содержания аммофоса определен следующим:
при содержании менее 87 мас.% снижается эффективность пожаротушения в объеме;
при содержании больше 94 мас.% снижается функциональная надежность при длительном сроке эксплуатации огнетушителей, так как порошок слеживается, уплотняется и практически не распыляется.

Выбор адсорбента кремнеземного определен его природным происхождением и большим содержанием (до 12%) в земной коре кремнезема, SiO₂.

Модификация поверхности частиц порошков гидрофобного диоксида кремния и алюмосиликатного наполнителя силаном позволила в пределах их массового содержания в составе перераспределить соотношение, которое обеспечило в предложенной порошковой композиции известного качественного состава выбор количественного содержания компонентов в доверительном технологическом диапазоне гарантированного обеспечения адекватных основных служебных и эксплуатационных характеристик пожаротушения.

Содержание в составе гидрофобного диоксида кремния выше 8 мас.% снижает основное действие по количеству генерирования ингибиторов горения без видимого улучшения технологических свойств.

Содержание в составе гидрофобного диоксида кремния менее 3 мас.% приводит к комкованию композиции из-за неудовлетворительной гидрофобности и набухания от впитывания влаги, слипания частиц порошка, при этом теряется необходимая фракционность для текучести псевдоожиженного слоя порошка.

При увеличении содержания алюмосиликатного наполнителя более чем 5 мас.% снижаются адсорбирующие возможности состава или основное действие огнетушащего порошка из-за сокращения доли других компонентов без улучшения текучести.

При снижении содержания алюмосиликатного наполнителя менее 3 мас.% появляется недостаточная текучесть состава, что замедляет процесс подачи порошка в зону пожара, снижая эффективность его подавления, при этом сокращается срок эксплуатации состава из-за его гравитационного со временем и вибрационного при транспортировке уплотнения.

Каждый существенный признак необходим, а их оптимизированная количественная совокупность является достаточной для достижения новизны качества, то есть нового сверхэффекта, не присущего признакам в разобщенности.

Предложенное техническое решение не известно по доступным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста-пожарного, и может быть реализовано промышленным образом в автоматическом производстве, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Предложенный порошковый состав изготавливается механическим перемешиванием входящих компонентов, активную основу которого (87-94 мас.%) представляет собой аммофос, ГОСТ 18918-85, как смесь кристаллических веществ NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄ в соотношении 1:2, термически разлагающийся в очаге пожара с образованием ингибиторов горения:
(NH₄)₂HPO₄ ---> + H₃PO₄
(NH₄)₂HPO₄ ---> + NH₄H₂PO₄
NH₄H₂PO₄ ---> + H₃PO₄
Следует заметить, что при тушении пожара в закрытых помещениях необходимо принудительно откачивать генерируемый аммиак притоком атмосферного воздуха.

Все продукты термораспада являются ингибиторами процесса горения.

В случае комбинированного тушения с применением воды она свяжет аммиак:
NH₃ + H₂O ---> NH₄OH
При этом частично растворяется ортофосфорная кислота, пленка которой закрывает очаг пожара от кислорода окружающего воздуха, проникая в горящие трещины твердого материала.

Аммофос используется размолотым до частиц размером 25-50 мкм и 50-100 мкм, включая 2 мас.% частиц до 200 мкм, что улучшает текучесть состава.

Для повышения текучести состава вводится в количестве 3-5 мас.% порошок алюмосиликата (пирофиллит или флогопит, ТУ 21-25-229-86) фракцией частиц до 50 мкм.

Для стабилизации текучести вводится порошок гидрофобного диоксида кремния (силохром, аэросил, ГОСТ 14922-77) той же фракции, который является адсорбентом.

Обе добавки модифицированы триметилхлорсиланом в газовой фазе в динамических условиях следующим образом. Компоненты измельчаются последовательно на молотковой мельнице, а затем на струйно-вихревой, после чего их просеивают через сита с сетками N 02К, 005К по ГОСТ 6613.

Аммофос сушат в фильтре-сушилке при температуре 80-90^oC.

Порошки добавок осушают от молекулярно-адсорбированной воды на поверхности частиц в наклонной (15-20^o к горизонту), вращаемой со скоростью 1-2 оборота в минуту колонной печи, нагреваемой до температуры 180-200^oC в течение 2 часов, продувкой сухого инертного газа (азота), пропускаемого через ловушку с концентрированной серной кислотой.

Затем в линию продувки вводится модифицирующий агент-триметилхлорсилан, через который пропускают газ-носитель, насыщаемый парами нагретого до температуры 200-220^oC модификатора. Продувка парами триметилхлорсилана порошков-добавок во вращающейся печи осуществляется в течение 2 часов с линейной скоростью 1-2 м/мин. По окончании процесса модификации порошок гигроскопичен.

Далее порошок продувают газом для освобождения от хлоридов при температуре реакции в течение 2 часов:

Полнота прохождения реакции контролируется смоченной в воде лакмусовой бумагой (на кислоту): если бумага не синеет, то порошок чист и готов к применению.

Измельченный и высушенный аммофос засыпают в барабан смешивания, куда к нему добавляют модифицированные порошки, в частности, аэросила марки А-380, аморфной двуокиси кремния (99,9% SiO₂) и флогопита - минерала химического состава K (Mg, Fe)₃ [AlSi₃O₁₀](F₁OH)₂ из группы слюд, равной фракционности частиц 25-50 мкм, в количествах оптимизированного диапазона содержания. Смешивание проводят в течение 2 часов, после чего готовую механическую смесь выгружают и затаривают.

При этом обеспечиваются (см. таблицы приложения) показатели огнетушащей способности (0,42 кг/м²) и кажущейся плотности (760 кг/м³) на уровне аналогов, а показатель текучести 0,28 кг/с сохраняется в течение 5 лет, что в 2,5 раза выше, чем у известных составов.

Огнетушащий порошок по изобретению изготавливается на обычном стандартном оборудовании промышленного предприятия с использованием известных технологических приемов из отечественного сырья.

Предложенный порошковый состав предназначен для эффективного тушения пожаров класса А (твердых веществ), В (жидких веществ) и С (газообразных веществ), а также электроустановок под напряжением до 1000 В при относительной влажности до 90% и температуре окружающей среды от минус 50^oC до 60^oC.

Огнетушащий порошок по своим основным показателям назначения (текучесть и тушащая способность) удовлетворяет требованиям норм пожарной безопасности НПБ 170-98 "Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования. Методы испытаний", а по эксплуатационным свойствам (склонность к водопоглощению и слеживаемости - не более 3 и 2% соответственно способность к водоотталкиванию) превышает известный уровень.

Изобретение относится к составам огнетушащих порошков, применяющихся для тушения пожаров классов А, В, С, а также электрооборудования, находящегося под напряжением. Состав содержит механическую смесь порошков с размерами частиц 25-50 мкм в следующем соотношении, мас.%: аммофос 87 - 94, диоксид кремния, гидрофобный 3 - 8, наполнитель алюмосиликатный 3 - 5. Используют предварительно осушенные гидрофобный диоксид кремния, алюмосиликатный наполнитель, модифицированные силаном. В качестве гидрофобного диоксида кремния используют аэросил или силохром. В качестве наполнителя алюмосиликатного используют флогопит или пирофиллит. Изобретение позволяет оптимизировать количественное содержание компонентов, соотношение в модифицированном виде добавок, увеличить огнетушащую способность состава, расширить область использования и повысить срок службы состава. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Огнетушащий порошковый состав на активной основе аммофоса, содержащий гидрофобный диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, отличающийся тем, что компоненты состава введены в следующем соотношении, мас.%:
Аммофос - 87 - 94
Диоксид кремния, гидрофобный - 3 - 8
Наполнитель, алюмосиликатный - 3 - 5
причем используют предварительно осушенные диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, модифицированные силаном. 2. Огнетушащий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного диоксида кремния используют аэросил или силохром, а в качестве наполнителя алюмосиликатного используют флогопит или пирофиллит.