КАМЕРА ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G01N25/00 

Изобретение относят к области оценки токсичности продуктов горения (при моделировании термоокислительной деструкции) различных материалов.

Согласно ФЗ 123 от 22 июля 2008 г. (с изменениями от 30 апреля 2021 г.) оценку токсичности продуктов горения материалов проводят путем определения показателя токсичности продуктов горения (HLC₅₀). Показатель токсичности продуктов горения - интегральный токсикометрический параметр представляющий из себя массу материала, подвергшегося термическому воздействию, продукты термодеструкции которого приводят к гибели 50% испытуемых животных (измеряют в граммах на метр кубический).

Для определения HLC₅₀ навеску исследуемого материала подвергают термодеструкции. Образовавшиеся продукты термодеструкции поступают в ингаляционную камеру, в которой находятся лабораторные животные. Животных подвергают статической ингаляционной интоксикации. Для определения показателя токсичности получают ряд данных зависимости летального эффекта продуктов термодеструкции (процент) от количества испытываемого материала (грамм на метр кубический), расчет проводят с помощью пробит-анализа по Финни. По определенному значению показателя токсичности материалы подразделяют на малоопасные (Т1), умеренноопасные (Т2), высокоопасные (Т3) и чрезвычайно опасные (Т4). Если HLC₅₀ материала больше 120 г/м³ (экспозиция 30 мин), то материал относят к классу малоопасные.

Большинство ингаляционный камер имеют объем 0,1 м³, таким образом, соотношение массы навески исследуемого материала и HLC₅₀ составляет 1:10. Например, если навеску материала массой 12 г подвергают термодеструкции, и продукты термодеструкции, поступая в ингаляционную камеру объемом 0,1 м, приводят к гибели 50% испытуемых животных, то HLC₅₀ составляет 120 г/м³.

На практике зачастую приходится оценивать токсичность материалов, которые попадают в группу малоопасных. При этом существует необходимость определить конкретное значение HLC₅₀. Для этого приходится использовать навески материала большой массы (более 12 г), которые в естественных условиях их применения занимают большой объем. Например, навеска поливинилхлорида массой 10 г занимает объем 60 см, а навеска пенополиэтилена массой 10 г - 250 см³. Таким образом, объем камеры для термодеструкции может быть критичным в определении конкретного значения HLC₅₀.

Наиболее подходящим оборудованием для определения показателя токсичности может быть установка «Токсичность». Объем камеры для термодеструкции данной установки составляет 300 см³ [1]. Таким образом, данная камера не позволяет проводить определение показателя токсичности продуктов горения материала, который в естественных условиях использования занимает объем более 300 см³.

Помимо этого, в представленной установке можно моделировать только пиролиз (термическое разложение материала в условиях дефицита кислорода) материала. Зачастую возникает необходимость оценки токсичности материала при моделировании термоокислительной деструкции (режим термического разложения в условиях нормального содержания кислорода).

Для решения поставленных вопросов, а именно для более точного определения показателя токсичности материалов, занимающих большой объем, при проведении термоокислительной деструкции предлагается экспериментальная камера термоокислительной деструкции.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см (объем - 785 см³), соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м³, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха.

Представленная камера для термоокислительной деструкции позволяет проводить термическое разложение материала, который занимает объем, в естественных условиях его применения, до 785 см³. В то время, как в существующих аналогах можно исследовать материал, занимающий объем до 128 см³ (максимальный размер исследуемого материала составляет 8×8×2 см). Данное преимущество позволят не только установить класс токсичности исследуемого материала, но и определить конкретное значения показателя токсичности продуктов горения данного материала.

Использование шести газовых горелок позволяет равномерно повышать температуру во всем объеме камеры, что способствует равномерному и одновременному разложению всей навески исследуемого материала.

За счет нагнетания атмосферного воздуха в камеру при помощи компрессора можно моделировать термоокислительную деструкцию (термическое разложение в условиях нормального содержания кислорода) исследуемого материала. В то время, как в существующих аналогах возможно проведение только пиролиза материала (термическое разложение в условиях дефицита кислорода).

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показана камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения.

Камера представлена стальной трубой 1, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см (объем - 785 см³), соединенной через муфту 2 с ингаляционной камерой 4 объемом 0,1 м³. Равномерный нагрев камеры происходит при помощи шести газовых горелок 5 (диапазон температур от 250 до 1000°С). К камере подсоединен патрубок 3, через который посредством компрессора подают атмосферный воздух (поток 3 л/мин). Пунктирной стрелкой обозначено направление перемещение продуктов термоокислительной деструкции исследуемого материала.

Навеску исследуемого материала 6, занимающую объем до 785 см³ помещают в камеру. Включают газовые горелки 5, одновременно с этим начинают подавать атмосферный воздух. По мере нагревания камеры происходит термоокислительная деструкция исследуемого материала. Продукты термоокислительной деструкции путем естественной конвекции поступают в ингаляционную камеру 4, в которой находятся лабораторные животные. Животных подвергают статической ингаляционной интоксикации. Определяют показатель токсичности продуктов горения (при моделировании термоокислительной деструкции) исследуемого материала.

Список литературы

1. Межгосударственный стандарт: «Система стандартов безопасности труда пожаровзрывоопасность веществ и материалов номенклатура показателей и методы их определения» (ГОСТ 12.1.044-2018, дата введения 01.05.2019 г.).

Изобретение относят к области оценки токсичности продуктов горения различных материалов. Камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см, соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха. Техническим результатом является увеличение точности определения показателя токсичности материалов, занимающих большой объем. 1 ил.

Камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения, отличающаяся тем, что камера выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см, соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха.