|
Вспененные напыляемые пенополиуретангы (ППУ), как тепло- и звукоизоляционные материалы, уже несколько десятилетий применяются в разных отраслях промышленного и гражданского строительства. Многочисленные опыты применения пенополиуретанов в строительстве показывают, что особое внимание следует уделять пожароопасности этих материалов. Попробуем подробнее рассмотреть данный вопрос.
Пожарную опасность полимерных строительных материалов определяют следующие пожарно-технические характеристики:
1.Горючесть.
2.Воспламеняемость.
3.Распространение пламени по поверхности.
4.Дымообразующая способность.
5.Токсичность продуктов горения.
1.Горючесть и группы напыляемых ППУ по горючести устанавливаются по ГОСТ 30244-94. Горючие материалы подразделяются на четыре группы:
Г1 - слабогорючие, Г2 – умеренногорючие, ГЗ - нормальногорючие,
Г4 - сильногорючие.
2.Воспламеняемость горючих напыляемых пенополиуретанов устанавливается по ГОСТ 30402-96.
Материалы по воспламеняемости в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока (минимальное значение поверхностной плотности теплового потока при котором возникает устойчивое горение) подразделяются на три группы: В1, В2, В3.
3.По распространению пламени группы полимерных строительных материалов, устанавливаются для поверхностных слоев кровли и полов, по ГОСТ 30444-97 (ГОСТ Р 51032-97). Для других строительных материалов группы распространения пламени по поверхности не определяются и не нормируются.
Горючие напыляемые пенополиуретаны для поверхностных слоев кровли и полов по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:
РП1, РП2, РП3, РП4.
4. По дымообразующей способности группы строительных материалов устанавливаются по ГОСТ 12.1.044-89. 2.14.
Коэффициент дымообразования (Д) - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.
Значение коэффициента дымообразования следует применять для классификации материалов по дымообразующей способности. Различают три группы материалов:
Д1- с малой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования до 50  включительно.;
Д2- с умеренной дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования св. 50 до 500 включительно;
Д3- с высокой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования св. 500 .
Значение коэффициента дымообразования необходимо включать в стандарты или технические условия на твердые вещества и материалы.
Сущность метода определения коэффициента дымообразования заключается в определении оптической плотности дыма, образующегося при горении или тлении известного количества испытуемого вещества или материала, распределенного в заданном объеме.
5. По токсичности продуктов горения горючие напыляемые ППУ подразделяются на четыре группы:
Т1 - малоопасные; Т2 - умеренной опасности; ТЗ – высоко опасные; Т4 – чрезвычайно опасные.
Группы напыляемых ППУ по токсичности продуктов горения устанавливаются по ГОСТ 12.1.044-89.
Показатель токсичности продуктов горения - отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.
Материалы на основе органических компонентов являются нормально и сильно горючими. К ним относятся и напыляемые пенополиуретаны марки «Корунд»:
ППУ «Корунд117» имеет группу горючести Г3;
ППУ «Корунд 170» имеет группу горючести Г4.
Но. в то же время, пенополиуретан по пожароопасности безопаснее дерева. Почему? Потому, что у ППУ низкая теплопроводность и закрытопористая структура. Благодаря этому пенополиуретан не прогорает сразу на всю глубину. Пламя воздействует лишь на поверхностный слой и только при его выгорании продвигается вглубь. Немаловажным фактором, сдерживающим горение ППУ, является то, что плотность пенополиуретана в десятки раз меньше, чем у дерева, т.е. меньше сгораемого продукта в единице объема. Пенополиуретан при пожаре дает меньше теплоты, чем дерево. К примеру, деревянная плитка 1000*1000*10 мм при плотности 500 кг/м3, при полном сгорании обеспечивает теплоту сгорания 80 МДж. Теплота сгорания пенополиуретана таких же размеров при плотности 50 кг/м3, оценивается в 13,5 МДж, т.е. вклад ППУ в тепловой баланс пожара в 6 раз меньше, чем у дерева.
Если в компоненты для получения пенополиуретана включены антипирены, то пенопласт горит только там, куда попадает пламя, и горит до тех пор, пока оно есть. Уберите огонь – и пенополиуретан гаснет, даже не тлеет.
В системах для получения напыляемых ППУ марки «Корунд» содержание пламегасящей добавки (антипирена) составляет около четвертой части полиольного компонента.
Напыляемые пенополиуретаны при горении выделяют следующие виды газов:
СО - угарный газ, СO2 - углекислый газ, НСN- цианистый водород, оксиды азота. Однако, в результате экспериментов, выяснено, что при горении шерсти выделяется в 5,6 раза больше цианистого водорода, чем при горении жесткого ППУ. Полиакрилонитриловые волокна выделяют при горении в 40 раз больше цианистого водорода, чем ППУ. Меньшее выделение цианистого водорода (следовательно, и меньшую токсичность) при свободном горении ППУ обычно объясняют тем, что при размягчении ППУ в зоне горения образуется жидко-вязкая масса, удерживающая цианистый водород, благодаря чему он успевает разложиться, что ведет к понижению токсичности продуктов сгорания ППУ.
Эксперименты подтвердили более низкую токсичность продуктов горения ППУ по
сравнению с продуктами, выделяющимися при горении дерева, пробки, шерсти, хлопчатобумажных тканей, фанеры, ДСП.Комплекс мероприятий по огнезащите напыляемых ППУ марки «Корунд».
Документами, определяющими требования к огнепреграждающим устройствам, зданиям и сооружениям, являются: СНиП 21.01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений" и ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования". С учетом норм, представленных в этих документах, реализуется комплекс мероприятий по огнезащите, в основные задачи которой входит предотвращение возгораний, замедление или прекращение развития начальной стадии пожара, обеспечение его быстрой локализации.
Огнезащита снижает опасные факторы пожара, способствует его ликвидации, расширяет возможности применения при строительстве новых, современных решений. Она направлена на обеспечение пожарной безопасности и огнестойкости зданий и сооружений. Все существующие на сегодняшний день способы огнезащиты ППУ можно условно разделить на два вида:
-облицовка напыляемых ППУ огнестойкими материалами, устройство теплоотражающих экранов, создание противопожарных преград;
-обработка поверхности напыляемых ППУ специальными огнезащитными средствами (пасты, краски, лаки и т.д.).
Рассмотрим огнезащитные составы и покрытия для напыляемых ППУ, которые должны быть негорючими и эффективно препятствовать прогреву лежащего под ними слоя пенополиуретана.
1.Вспенивающиеся при высокой температуре составы на основе полифосфата аммония (ПФА).
Огнезащитные материалы на основе полифосфата аммония, работоспособны начиная с температуры примерно 2500С. Современные огнезащитные покрытия при толщине более 2 мм способны увеличить продолжительность периода работоспособности в условиях пожара примерно до десяти раз. При этом толщина вспененного покрытия может в 30-100 раз превышать толщину исходного покрытия.
2. Огнезащитный штукатурный состав «Силофор».
Негорючий состав «Силофор» был разработан при исследовании свойств алюмосиликатов. Он сочетает высокую огнестойкость с атмосферной стойкостью и нетоксичностью при нанесении и эксплуатации. «Силофор» обеспечивает хорошую огнезащиту ППУ.
В результате проведенных испытаний на горючесть выяснено, что панель из напыляемого ППУ (группа горючести Г4) с покрытием «Силофор» толщиной 5мм, теряет при испытании не более 2,5% массы и не горит самостоятельно. Распространения пламени внутри панели не наблюдается. В нижней части образцов, подвергающихся воздействию открытого пламени, происходит вспучивание покрытия. Длина зоны терморазложения не превышает 25% от длины образца. Пенополиуретан внутри панели практически не меняет своих свойств. Такая слоистая панель фактически не способна к воспламенению и распространению пламени.
«Силофор» относится к группе органосиликатных материалов и состоит из полисилоксанового лака на водной основе и смеси неорганических соединений кремния, алюминия, цинка и титана в виде порошка. Лак и порошок смешиваются при соотношении компонентов 2-3 : 1 (по весу) и наносятся на поверхность ППУ. В процессе высыхания происходит химическая реакция и испарение избыточной воды и образуется твердый искусственный камень, до 30% массы которого приходится на кристаллизационную воду.
«Силофор», обладающий уникальными огнезащитными свойствами, позволяет расширить области применения пенополиуретанов и создавать строительные элементы, которые сочетают высокую пожаробезопасность с прекрасными звуко- и теплоизоляционными характеристиками.
3. Огнезащитные краски, лаки, эмали различных марок и фирм-производителей.
Огнезащитные краски — смесь связующего, пигмента и наполнителя, которая способна к самопроизвольному затвердению, причем образующаяся пленка может служить как для огнезащиты, так и для декоративных целей.
Огнезащитные краски, лаки, эмали чаще всего готовятся с использованием калиевого жидкого (силикатного) стекла. Натриевый силикат при нахождении во влажных условиях даст на поверхности больше высолов - белых налетов, чем калиевый. В состав огнестойких силикатных красок входят в соответствующих пропорциях огнестойкие наполнители, белила, цветной пигмент, калиевое жидкое стекло и специальные добавки. В качестве наполнителя чаще всего используется молотый вспученный (невспученный) вермикулит, перлит, тальк, волокна каолиновой ваты, распушённого асбеста. Огнезащитные краски заводского производства выпускаются в двухтарной упаковке. Сухую смесь смешивают с температуростойким связующим на месте производства работ. При этом краска, готовая к употреблению, сохраняет свою пригодность (жизнестойкость) в течение 6-12 часов. Окраска осуществляется по огрунтованной связующим поверхности в два слоя с помощью кисти или валика. В последнее время стали широко применяться водно-дисперсионные огнезащитные лаки, краски и эмали. Они имеют в своем составе 60-70% нелетучих веществ. Используют также сухие смеси, которые при смешении с водой на месте производства работ за считанные минуты превращаются в водно- дисперсионную огнезащитную краску с прекрасными показателями.
Огнезащитные краски, лаки, эмали задерживают воспламенение пенополиуретанов, уменьшают распространение пламени по поверхности. Они выполняют следующие функции: являются защитным слоем на поверхности ППУ, поглощают тепло в результате разложения, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду, ускоряют образование коксового слоя на поверхности. Подразделяются на две группы — невспучивающиеся и вспучивающиеся (интумесцентные) краски, лаки, и эмали различных производителей.
При нагревании толщина слоя вспучивающей краски, лака, эмали увеличивается в 10-40 раз. Как правило, вспучивающиеся краски, лаки, эмали более эффективны, так как при тепловых воздействиях происходит образование вспененного слоя, представляющего собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ (минеральный остаток). Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Коксовый слой обладает очень высокими теплоизоляционными свойствами..
4. Огнезащитные пасты (огнестойкие мастики) для защитной обмазки поверхности толщиной до 2 см и огнезащитные штукатурные растворы для защитной обмазки поверхности (толщиной > 2 см);
Основное отличие огнезащитных паст и штукатурок от обычных цементно-песчаных шпатлевок и растворных штукатурных смесей - это отсутствие в качестве связующего портландцемента и заполнителя в виде кварцевого песка. Как известно, портландцемент при твердении наряду с гидросиликатами, гидроалюминатами и гидроферритами выделяет гидроксид кальция, который при действии температур свыше 550 оС разлагается. При тушении пожара водой (или просто в контакте с влажным воздухом) идет обратная реакция, при этом продукт гидратации увеличивается в объеме в 2 раза. Гашеная известь "рвёт" поверхностный слой, образуются "дутики", трещины, которые способствуют проникновению огня внутрь конструкции. Составы с использованием кварцевого песка также не огнестойки. Огнезащитные пасты и штукатурные растворы готовят на основе силикатного жидкого стекла, строительного гипса, глиноземистого цемента, на пуццолановых цементах. В качестве
заполнителя используется вспученный (или не вспученный) вермикулит, перлит, диатомит, трепел, вулканическая пемза, вулканический туф и др. Применяют также волокнистые наполнители: каолиновую вату и другие минеральные волокна, распушенный асбест. Простейшие огнезащитные пасты делаются с использованием местных «тощих» глин в смеси с водным раствором сульфитно-дрожжевого щёлока (СДЩ); гипсового теста с волокнистым минеральным наполнителем и СДЩ. Их рекомендуется применять в сухих помещениях (при относительной влажности воздуха менее 65%). Значительно более эффективны огнезащитные составы с использованием вермикулита, перлита, каолиновой ваты и соответствующих связующих. Особенно впечатляют огнезащитные свойства вермикулитовых и перлитовых композиций. Их предел огнестойкости по данным испытаний составляет от 3 до 6 часов. Согласно нормам пожарной безопасности огнезащитные составы и покрытия должны иметь техническую документацию на их производство и применение, а также сертификат пожарной безопасности. Огнезащита, обеспечиваемая покрытиями и составами, должна быть отображена в прилагаемой технической документации:
- группа огнезащитной эффективности;
- расход для соответствующей группы огнезащитной эффективности;
- внешний вид;
- сведения по технологии нанесения (способы подготовки поверхности, виды и марки грунтов, адгезия, количество слоев, условия сушки);
- гарантийный срок и условия хранения состава;
- мероприятия по технике безопасности и пожарной безопасности при хранении и применении;
- толщина для определенной группы огнезащитной эффективности;
- условия эксплуатации (предельные значения влажности, температуры окружающей среды и т.п.);
- внешний вид;
- объемная масса;
- гарантийный срок эксплуатации;
- возможность и периодичность замены или восстановления покрытия в зависимости от условий эксплуатации.
При определении качества выполненной огнезащитной обработки необходимо осуществлять визуальный осмотр нанесенных огнезащитных покрытий для выявления необработанных мест, трещин, отслоений, изменения цвета, посторонних пятен, инородных включений и других повреждений, а также замер толщины нанесенного слоя. Внешний вид и толщина слоя огнезащитного покрытия, нанесенного на защищаемую поверхность, должны соответствовать требованиям нормативных документов на данное покрытие.
Литература.
1.Г.А. Булатов. Полиуретаны в современной технике. М., Машиностроение. 1983.
2.Гюнтер Оертель. Справочник по полиуретанам. 2-е издание.HANSER.2003.
3. Е.З.Журавлев, Л.В.Фокина. Конспекты по химии и технологии полиуретанов. ООО «Корунд», ЦЛ, 2001.
4.Протокол испытаний № К- 5/11-2011 « Центра испытаний и сертификации НИИЖБ-Полигон» от 23.11.2011г.
5.А.Н.Левичев, П.М.Валецкий, Е.М.Желваков «Регулирование горочести и светостойкости жесткого пенополиуретана защитными покрытиями». Доклад на 5-ой Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести».Волгоград. 2003.
6.Л.Н.Вахитова, М.П.Лапушкин, К.В.Калафат «Срок службы огнезащитных покрытий вспучивающего типа».Ж. Технология безопасности и противопожарной защиты. №2(50) 2011.
И.Г.Маслова - ведущий специалист производства ППУ.
6 | 
