Содержание к диссертации
Введение
1. Изучение влияния компонентного состава текстильного материала и антипирирующей композиции на эффективность придаваемых огнезащитных свойств . 52
1.1 Характеристика объектов исследования 52
1.2 Подготовка объектов исследования 54
1.3 Методы оценки показателей огнезащищенности 54
1.4 Физико-химические и химические методы исследования текстильных материалов и изделий . 58
1.5 Исследование зависимости огнезащитных свойств материалов от их компонентного состава и типа используемых антипиренов 63
2. Разработка теплошумоизоляционных материалов на основе огнезащищенных дублированных нетканых полотен и исследование их свойств . 78
2.1 Исследование звукопоглощающих свойств материала НО-Л-1А 79
2.2 Исследование светоотражающих свойств материала НО-Л-1А 86
2.3 Исследование паропроницаемости, гигроскопичности и водопоглощения материала НО-Л-1А 89
3. Разработка технологии получения дублированного огнезащитного теплошумоизоляционного материала НО-Л-1А.
4. Изучение термодеструкции пенополиуретанов и влияния огнезащитных составов на этот процесс. разработка огнебиозащищенных матрасов, с пенополиуретановым вкладышем . 105
Выводы 119
Список литературы 121
- Методы оценки показателей огнезащищенности
- Физико-химические и химические методы исследования текстильных материалов и изделий
- Исследование светоотражающих свойств материала НО-Л-1А
- Изучение термодеструкции пенополиуретанов и влияния огнезащитных составов на этот процесс. разработка огнебиозащищенных матрасов, с пенополиуретановым вкладышем
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Как известно, в вагоностроении широкое применение находят текстильные материалы, в частности, при изготовлении тепло- и шумоизоляционных конструкций, элементов мягкой мебели (матрасы, обивка кресел), штор и занавесей. Однако общий их недостаток - повышенная пожароопасность.
В связи с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой и появлением новых опасных инфекций, таких, как атипичная пневмония и туберкулез, легионслла, и других, создается особенно высокий риск их передачи в замкнутом пространстве пассажирского вагона, поэтому определяющее значение имеют биоцидные свойства текстильных материалов.
Перспективными представляются научные подходы к разработке текстильных материалов, обладающих свойствами комплексной безопасности, соответствующих санитарно-гигиеническим, экологическим нормам и отвечающих требованиям пожароопасное.
До последнего времени огнезащищеняые изделия из отечественных текстильных материалов для вагоностроения не производились, а изделия на основе достаточно дорогих материалов, например нетканого полотна «Огне-текс», имеют неудовлетворительные звукопоглощающие свойства, недостаточный уровень огнезащищенности и к тому же экологически небезопасны.
Неблагоприятная экологическая ситуация в России обуславливает необходимость производства и использования текстильных материалов, выпускаемых на основе возобновляемого природного растительного сырья. Одним из видов такого сырья является природное льняное волокно, обладающее высокими медико-биологическими и защитными свойствами, пригодное для создания высокоэффективных технических текстильных материалов. Благодаря такому уникальному комплексу свойств льна, как гигиеничность, высокая прочность и природная бактерицидность, существует возможность создания высокоэффективных технических нетканых текстильных материалов.
Целью настоящего исследования является разработка научно обоснованной технологии по созданию огнебиозащищенных изделий из текстильных материалов для вагоностроения.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные и технические задачи:
-
Проведен критический анализ существующих способов получения огнезащищенных тканей, нетканых материалов и применяемых для этого ан-тилиренов.
-
Выбраны наиболее приемлемые способы и условия получения текстильных изделий из целлюлозных волокон и их смесей с синтетическими, соответствующих по эксплуатационным характеристикам и пожарной безопасности современным требованиям к материалам, используемым в вагоностроении.
-
Спроектированы высокоэффективные теплошумоизоляционные изделия из огнезащищенных нетканых полотен и разработана оптимальная конструкция огаебиозащищенных матрасов для пассажирских вагонов нового поколения.
-
Разработана технология получения дублированного огнезащитного теплошумоизоляционного материала,
-
Исследовапы звукопоглощающие, теплоизолирующие и другие специальные свойства различных нетканых материалов и конструкционных элементов на их основе.
-
Проведены всесторонние испытания разработанных изделий (в том числе натурные) и подготовлены технические условия на их промышленное производство.
Методика исследований- Основными объектами исследования являлись ткани и нетканые полотна из хлопковых, льняных, полиэфирных волокон и их смесей, промьшшепно выпускаемые антипирены (главным образом различные модификации замедлителя горения Тезагран) и биоцидные препараты.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных физико-химических видов анализа (весовой, волюмометрический, дифференциальный термический анализ). Определение огнезащитных, звукопоглощающих и светоотражающих свойств, бактерицидной и фунгицид-ной активности, оценка качественных показателей текстильных материалов проведены в соответствии со стандартными методиками и требованиями ГОСТ.
Автор защищает:
-
Результаты проектирования текстильных материалов для вагоностроения, обладающих специальными свойствами: огнезащищенность, био-цидность, звуко- и теплоизоляция.
-
Конструкцию дублированного теплошумоизолирующего материала НО-Л-1А и технологию его производства.
-
Конструкцию огнебиозащищенного матраса с высокими противопожарными характеристиками для пассажирских вагонов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Спроектирована и обоснована технология получения текстильных материалов, не применявшихся ранее в вагоностроении, с требуемыми огне-или огнебиозащитными характеристиками.
-
Выявлены закономерности изменения звукопоглощающих свойств нетканых полотен и композиционных материалов на их основе.
-
Показана эффективность многослойных теплошумоизоляционных элементов, включающих подложку из нетканого материала, алюминиевую фольгу со слоем защитного покрытия и сотовый заполнитель.
-
Предложены новые технологические и конструкторские решения по созданию элементов мягкой мебели для вагоностроения, отличающихся высокими противопожарными характеристиками.
5. Оригинальность технических решений подтверждена двумя патентами РФ на полезную модель: патент №83525, патент №101625.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
-
Разработаны тешгошумоизоляцнонные материалы НО-Л-1А на основе огнезащищенных дублированных нетканых полотен. Предложена технология дублирования нетканых текстильных материалов.
-
Созданы огаебиозащшценные материалы НО-Л-1Б и на их основе матрасы для эксплуатируемых пассажирских вагонов, а также для строящихся вагонов нового поколения.
-
Проведен полный цикл лабораторных, натурных и сертификационных испытаний, подтвердивший высокие функциональные свойства материалов и уровень достигаемой пожарной и гигиенической безопасности при меньшей стоимости в сравнении с ранее используемыми материалами.
-
Разработаны и утверждены технические условия на новые огнеза-щищенные и биозащищенные изделия из текстильных материалов для вагоностроения.
-
В условиях ООО «Наукоемкие технологии» (г. Балашиха Моск. обл.) по заказам ОАО «Тверской вагоностроительный завод» организовано промышленное производство материалов Н0-Л-1А (с 2008 г.), материалов НО-Л-1Б и на их основе производство огнебиозащищенных матрасов (с 2010 г.).
-
Материалы и изделия внедрены в технологический процесс сборки пассажирских вагонов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку:
на III Ивановском инновационном салоне «Инновации - 2006». Иваново, 2006;
на VII Московском международном салоне инноваций и инвестиций. Москва, 2007;
на Ш международной научно-технической конференции «Достижения текстильной химии - в производство» (Текстильная химия - 2008). Иваново, 2008; ИГХТУ;
на международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2010). Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2010.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 2 статьи в других изданиях, 2 тезиса докладов конференций, 3 описания экспонатов в каталогах выставок, получено 2 патента РФ на полезную модель.
Личный вклад автора состоит в получении изложенных в диссертации результатов. Постановка задачи, выбор методов и направлений исследований, разработка технологии текстильных материалов с требуемыми oriie-или огнебиозащитными показателями, вьюоды по диссертации принадлежат автору.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, четыре главы, общие выводы, список использованной литературы (155 источников) и 11 приложений. Научная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков и 23 таблицы. Приложения к диссертации выполнены на 19 страницах.
Методы оценки показателей огнезащищенности
Применение огнезащищенных текстильных материалов при адекватных условиях моделирования пожара обеспечивает увеличение времени эвакуации более чем на 10 мин, в результате чего достигается условие, при котором существенно увеличивается возможность спасения людей.
Таким образом, снижение воспламеняемости и горючести полимеров, создание пожаробезопасных материалов, прогнозирование их поведения при пожарах, научно обоснованная1 оценка их основных пожароопасных характеристик являются актуальной проблемой, требующей неотложного решения.
Для снижения пожароопасности полимерных материалов, как правило, применяют специальные соединения — антипирены. В настоящее время использование антипиренов является наиболее общим, традиционным направлением в снижении горючести. Известно большое число различных типов антипиренов, которые можно классифицировать по следующим признакам: по виду веществ, замедляющих горение; по механизму действия; по основному действующему элементу и другим. На мировом рынке различные виды антипиренов представлены в следующем соотношении: бромсодержащие 39%, фосфор и его соединения 23%, гидроксиды металлов 22%, хлорсодержащие 10%, меламинсодержащие 6%. По последним прогнозам производство антипиренов в мире должно достигнуть около 2 млрд. тонн к 2012г [5].
В большинстве случаев не представляется возможным разработать рецепт антипирирующих составов, снижающих горючесть многих полимерных материалов. Замедлители горения подбираются конкретно к каждому материалу в, зависимости от его природы и химического строения [6]: Действие антипиренов основано на изоляции; одного из источников пламениз -; тепла; горючего5 или? кислорода; Для» защиты полимерных материалов, обычно используются .комбинации-: антипиреновс разного типа действия; обладающие синергическим эффектом.
В- опубликованных в последние годы работах [7,8]? показано что ответственным за распространение пламени, на поверхности полимерного материала1 является слой толщиной 50-200 мкм, который определяет критические условия горения. Поэтому модификация поверхностного слоя, зачастую, приводит к эффективной защите полимерной матрицы. Такая обработка затрагивает только .поверхность изделия и не меняет практически основных эксплуатационных свойств материалов и изделий.
По механизму действия замедлители горения делятся на 3 группы [7]: 1. Катализаторы коксования - вещества; способствующие образованию на поверхностной зоне горения кокса. 2. Ингибиторы горения в газовой фазе - вещества, за счет; продуктов1 распада которых протекает ингибирование, горения. 3. Вещества, снижающие температуру поверхности материалов вследствие протекания эндотермических процессов. В настоящее время во всем,мире интенсивно проводятся исследования замедлителей горения и антипиренов, действующих, в основном, в зоне пиролиза и в поверхностной зоне горения полимерных, материалов. Наибольшее распространение получили следующие группы соединений: - галогенсодержащие; . - фосфорсодержащие; - азотсодержащие; - гидроксиды металлов. Галогенсодержащие антипирены
До настоящего времени одними из наиболее широко используемых антипиренов являются хлорорганические соединения, что объясняется их дешевизной, доступностью и достаточно высокой эффективностью. Из галогенопроизводных соединений наибольшее распространение получили низкомолекулярные хлорсодержащие алифатические, циклоалифатические и ароматические углероды и бромсодержащие соединения, а также полимерные замедлители горения (поливинилхлорид, хлорированный полиэтилен, галогенированные полиэфиры). Соединения, в состав которых введены атомы фтора, почти не изучались. Фтор образует с углеродом слишком прочную связь, а йод-замещенные соединения неустойчивы и легко разлагаются под действием УФ-излучений [9].
Многие из галогенсодержащих антипиренов обладают высокой пламегасящей способностью, которую можно усилить введением различных синергических добавок. Механизм действия галогензамещенных соединений в процессе горения полимеров может быть представлен различно: химическим взаимодействием антипиренов или продуктов их разложения с обрывом в реакционной зоне цепного процесса окисления (горения); влиянием на терморазложение материала модификации продуктов деструкции; разбавлением горючих газов в зоне горения галогенводородом, образующимся в результате разложения антипирена и тем самым препятствующим поступлению кислорода воздуха.
В качестве антипиренов для синтетических текстильных материалов предложены полибромзамещенные ароматические углеводороды, такие, как гексабромбензол, производные дифенила, дифенилового эфира, диметилдифенилметана, а также бромсодержащий латекс, представляющий собой эмульсию поли-2,3-дибромпропилакрилата [10].
С целью придания огнезащитных свойств волокнистым полимерам широко изучается применение органических галогенсодержащих соединений с окислами различных металлов, так как в этом случае наблюдается? синергический эффект. Рекомендуется вводить. В\ композицию окислы-сурьмы, особенно при отделке природных и. синтетических волокон [ 11 ];.
В? последние . годы отмечена тенденция; уменьшения потребления; галогенсодержащих антипиреновm рост производства фосфорсодержащих замедлителей; горения; [12].; Это обусловлено тем, что при; горении; материаловj модифицированных галогенами,, выделяются токсичные газы, а также идет очень интенсивное дымовыделение. Фосфорсодержащие антипирены Фосфор, его органические и неорганические соединения широко используют для получения полимерных материалов пониженной горючести [13]. Действие фосфора и: его соединений.в качестве антипиренов связывают со следующими факторами:
Специфическим влиянием фосфорных соединений на процессы, протекающие в конденсированной фазе при горении, полимеров [14]; при этом имеет место увеличение выхода нелетучего коксового остатка и уменьшение горючих продуктові пиролиза. Процессы коксования обусловлены протеканием ряда параллельно-последовательных реакций, из которых основное для коксообразования значение имеют реакции дегидратации, дегидрирования, циклизации, где соединения фосфора проявляют каталитическую активность. Образуемый слой является теплоизолятором; особенно в тех случаях, когда кокс имеет пористую структуру, (пенококс): Не исключается также возможность того, что карбонизированный слой отводит тепло из зоны пиролиза. Фактором, определяющим, какой из этих двух механизмов преобладает в каждом конкретном случае, является теплопроводность коксового слоя [15]. Не исключено также, что в некоторых случаях карбонизированный слой играет при горении роль барьера для продуктов деструкции полимера, диффундирующих из объёма пламени в предпламенную зону;
Физико-химические и химические методы исследования текстильных материалов и изделий
Использование в качестве неорганической добавки глинозема снижает скорость выделения тепла при горении на 20-50% [102]. Это обусловлено1 образованием на поверхности горящего материала корки, состоящей из чередующихся слоев кремнезема и сажи, имеющих очень высокие теплоизоляционные свойства. Такие добавки позволяют добиться достаточно высоких показателей огнезащиты для жестких ППУ, однако для мягких ППУ, где важным параметром является эластичность, как правило, используют специальные антипирирующие добавки.
Из галогенорганических реагентов наиболее часто используют бромированные ароматические соединения (гексабромбензол, гексабромдифенил, тетрабромксилол, пентабромэтилбензол, окта- и декабромдифенил оксид, пентабромфенол [103], различные аддукты гексахлорциклопентадиена, гексабромбутен-2, продукт конденсации хлораля-с мочевиной, содержащий трихлорметильные группы, производные 2-трихлорметилоксалидина и -тиазолидина, хлорэндиковая кислота [104] и многие другие соединения. В работе [105] получен реакционноспособный антипирен на основе бромированного пентаэритрита и полиоксиалкилированной сахарозы, позволяющий снизить дымообразование при горении и получить качественный ППУ. Кроме того, для снижения горючести полиуретанов используют и более доступные добавки -хлорпарафины, хлорированный полиэтилен, полимеры и сополимеры винил-и винилиденхлорида, полихлоропрена. Использование поливинилхлорида в сочетании с оксидом сурьмы и цинка позволяет получать самозатухающие композиции ППУ [106]. Полимеры в виде водной дисперсии или латекса часто применяют для обработки поверхности эластичных пенополиуретанов. Большинство указанных соединений не достаточно эффективны, поэтому их часто используют в сочетании с синергистами (соединения сурьмы, титана, алюминия и других металлов), а также с фосфор- и азотсодержащими соединениями, например с эфирами фосфорной кислоты. Фосфорсодержащие соединения, применяемые для снижения горючести различных полимеров, увеличивают коксовый- остаток композиций, и влияют на процессы терморазложения в конденсированной фазе [107-110]:
Экспериментальные данные [ГИ] показывают, что содержание фосфора должно составлять не менее 2,2% для, получения, огнезащищенного ГШУ. Для снижения горючести ППУ можно применять различные фосфаты, фосфонаты [112], аминоэтилфосфонаты, фосфиты [113] (например, циклические); в том числе и галогенсодержащие: Распространено использование трис(трихлорэтил)фосфата,итрис(2,3-дибромпропил)фосфата, предложен 2,2-бис(бромметил)-3-оксипропилфосфат. В работе [114] для получения ППУ с пониженной-пожарной опасность, предложено-вводить в них препараты на основе модифицированных оксиэтилированных фосполиолов до содержания фосфора 2 5% масс, т.е. содержание фосполиола в исходной композиции должно быть не более 50 - 70 % масс. от гидроксилсодержащих соединений. В этом случае ППУ обладают не только пониженной- пожарной? опасностью, ио и высоким комплексом физико-механических показателей. Но ППУ на основе фосполиолов обладают повышенным влагопоглощением [115], что несколько ограничивает условия их эксплуатации.
В настоящее время промышленно выпускаются фосфорсодержащие замедлители горения серии "Фламал", введение которых в количестве 8-10% (масс.) приводит к получению трудновоспламеняемых полимеров, не горящих после удаления источника зажигания. По эффективности, как указано в [113], эти замедлители горения превосходят галогенированные эфиры фосфорной кислоты, замедлителя горения "Phosgard" С-22-Р, "Phosgard" 2-ХС-20, "Fyroflex" 2800 фирмы "Monsanto Chemical Co." и продукты швейцарской фирмы "Ciba-Geigy". Фирмой Eastern Color and Chemical Co. разработан и выпускается антипирен, представляющий собой жидкий полимер, содержащий хлор и фосфонатные группы [116]. Во многих работах отмечена высокая эффективность антипирирующих композиций на основе различных аминоалкилсульфонатов и фосфитов [117], фосфатов, галогенидов и мочевины [118].
В настоящее время в России для придания негорючести ППУ наиболее широко используется трихлорэтилфосфат (ТХЭФ), который выпускается на ОАО "ХИМПРОМ" (г. Новочебоксарск). Он прекрасно распределяется в системе и снижает горючесть полимера, а также-не требует значительного изменения технологического процесса. Однако, исследования показывают, что использование галогенсодержащих антипиренов приводит к образованию канцерогенных соединений при горении [119]. Кроме того, в работе [120] при изучении длительного старения образцов, содержащих ТХЭФ, доказан процесс деструкции и улетучивания огнегасящей добавки в- процессе эксплуатации.
Интерес представляет препарат Тезагран-ПУ [121], разработанный Институтом химии растворов РАН. Он является продуктом взаимодействия алкилфосфоновых и фосфорной кислот и отностится к классу «вещества малоопасные». Кроме того, важной особенностью является возможность сочетания огнезащитных свойств с биозащитными.
Установлено [122], что эффективными огнегасящими добавками могут быть смеси антипиренов органической и неорганической природы. В последнее время все большее значение приобретают антипирены на основе эфиров фосфорной кислоты, не содержащие хлора, и, следовательно, более экологически безопасные [123,124]. Выпускаемые в настоящее время фирмой Bayer AG огнезащищенные ППУ удовлетворяют требованиям стандарта DIN 5510 по горению без применения галогенсодержащих антипиренов. Конференция Utech 96 по проблемам производства и утилизации ППУ рекомендовала в качестве безгалогенного антипирена полифосфат аммония [125]. Согласно проведенным исследованиям [126], этот антипирен характеризуется- температурой начала разложения 175С, сохраняет эффективность после 7 суток при температуре 70С, не дает при пожаре галогенсодержащих диоксанов и фуранов, не образует коррозивных газов и безопасен для окружающей среды.
Важное место в настоящее время занимают антипирены на основе меламина. При использовании меламина в качестве антипирена для ППУ повышается огнестойкость материала [127] при сохранении общего комплекса физико-механических показателей полимера.
Также для снижения горючести полимеров применяют соединения, которые в структуре содержат бор. Так, метаборат бария обеспечивает большую огнестойкость, меньшее дымовыделение, водостойкость, стойкость к действию атмосферных осадков [128]. Кроме того, наблюдается подавление роста на ППУ материалах микробных культур, в частности, плесневых грибов. В состав ППУ композиции предложено вводить пироборат натрия, который снижает плотность дыма в 14 раз [129]. Механизм действия боратов основан на их эндотермическом разложении с выделением воды и образованием защитной пленки из трехоксида бора.
Исследование светоотражающих свойств материала НО-Л-1А
Из полученных данных следует, что дублированный материал НО-Л-1А при размещении фольгой по направлению к падающей звуковой волне обладает значительно более высокими показателями звукопоглощения по сравнению с материалом «Огнетекс» (сравн. рис. 2.36 и рис. 2.36). В случае же, когда материал НО-Л-1А направлен подложкой к падающей звуковой волне и для варианта с использованием «Огнетекс» (рис. 2.2а и 2.26) низкие значения а обусловлены тем, что толщина исследуемых образцов (2-3 мм) в области низких частот (100-1000 Гц) на несколько порядков меньше длины звуковой волны (X 3,4-0,34 м) и значительно меньше длины волны в высокочастотной области (1000-6000 Гц), где X 340-60 мм. Таким образом, сравнение акустических характеристик образцов и выявление лучшего варианта при их размещении на жесткой стенке нетканым материалом по направлению к падающей звуковой волне затруднительно. Учитывая этот факт, с целью надежного сравнения звукопоглощающих свойств образцов было решено за исследуемым образцом создать воздушную полость высотой h=40 мм (наиболее приемлемую для обоих интерферометров). Это обеспечивалось путем фиксации образца на решетке (размер ячеек 10x10 мм, толщиной проволоки 1 мм), прикрепленной в свою очередь к жесткой стенке. Первоначально были определены звукопоглощающие характеристики материала сравнения «Огнетекс» (рис. 2.4)
Размещение материала «Огнетекс» на воздушной полости (h = 40 мм) привело к созданию классической резонансной конструкции с максимумом а 0,7-0,8 в области частот f = 2-2,5 кГц (рис. 2.46). Как правило, частота максимума а в таких конструкциях определяется высотой воздушной полости h. Увеличение h приводит к сдвигу частоты атах в более низкочастотную область [154].
Несколько отличные характеристики коэффициента звукопоглощения получены при размещении на воздушной полости образцов НО-Л-1А (522 г/м ) и НО-Л-1А (390 г/м ) волокнистым слоем к падающей звуковой волне (рис. 2.5). а)
В этом случае наблюдаются, максимумы а в области частот 0,8-1 кГц, несколько различающиеся для исследуемых объектов (сравн. рис.2.5а и 2.56). Это, вероятно, связано с тем что в процессе поглощения звуковой энергии при таком расположении образцов определенную роль играет сам волокнистый слой и, дополнительно, колебания фольги, задемпфированные волокнистым слоем в разной степени. Менее плотный материал НО-Л-1А (390 г/м ) допускает более свободные колебания фольги, чем материал НО-Л-1А (522 г/м"), и тем самым определяет несколько большее значение amax 0,8 (рис. 2.56) по сравнению с атах 0;6 (рис. 2.5а).
Сравнивая данные рис. 2.4 и 2.5, можно сделать вывод о том, что при размещении дублированных материалов НО-Л-1А на воздушной полости подложкой по направлению к падающей звуковой волне, уровень звукопоглощения сопоставим с материалом «Огнетекс», но основные максимумы сдвинуты в коротковолновую область.
При размещении материала НО-Л-1А (522 г/м2) фольгой к падающей звуковой волне (при наличии воздушной полости) наблюдается значительное увеличение коэффициента звукопоглощения, достигающего амах 1 и величиной а 0,8 в широком диапазоне частот f = 0,4-2 кГц (рис. 2.6 а,б). Кроме того, имеется дополнительный максимум а = 0,7-0,8 в области высоких частот f = 4-6 кГц (рис. 2.66).
Коэффициенты звукопоглощения материала НО-Л-1 А (390 г/м2) при наличии за ним воздушной полости высотой h = 40 мм. Фольга направлена к падающей звуковой волне. а — диапазон частот 0,1-0,8 кГц; б - диапазон частот 0,8-6 кГц Представленные данные свидетельствуют, что первый максимум amax 1 и а 0,8, также как и в случае с использованием материала НО-Л-1А (522 г/м ), наблюдаются в диапазоне частот f « 0,6-2 кГц, второй максимум достигает величины 0,9 в высокочастотной области. Такое сходство характеристик а двух материалов НО-Л-1А (522 и 390 г/м2) позволяет предположить, что основным механизмом, определяющим потери звуковой энергии, в этом случае являются колебания фольги (мембранный эффект), воздействующие на воздушный столб.
На практике, воздушная полость необходимой высоты может быть получена путем дублирования материала НО-Л-1А (со стороны нетканого слоя) материалом, имеющим сотовую структуру, например, алюминиевым сотовым заполнителем (рис. 2.8).
Проведенные в Тверском институте вагоностроения испытания на натурном фрагменте потолка большого коридора вагона модели 61-4440, установленного на специальном приспособлении, позволяющей имитировать его крепление на вагоне и установку на вибростенд, показали значительное преимущество по звукопоглощающей способности дублированных материалов НО-Л-1А в сравнении с «Огнетекс» (Приложение 2 ).
Исследованиеісветоотражающих свойствматериала HO-JI-l A Важным? свойством! разработанного; дублированного» материалам Н0-Л-Ї А является.светоотражающая; способность: Для?оценки? ее: величины;была? определена; степень черноты .материала! на терморадиометре ТРМгГ. Для? повышения» точности эксперимента параллельноt исследовали три? образцам материалам НО-Л-1А(табл: 211) Таблицаі2.11 Степень черноты огнезанщщенного материала НО-Л-Г А
Изучение термодеструкции пенополиуретанов и влияния огнезащитных составов на этот процесс. разработка огнебиозащищенных матрасов, с пенополиуретановым вкладышем
Согласно схеме, огнезащищенный матрас состоит из эластичного ППУ вкладыша с огнебиозащитной отделкой (1) и огне-биозащитного чехла, включающего нетканый материал (2) и пристеганную к нему декоративную ткань (3). Чехол выполняется с запорными элементами (молния, липучки и т.д.), что позволяет извлекать эластичный вкладыш для проведения химической чистки матраса.
Для изготовления изделий используются разработанные материалы, соответствующие нормативно- технической документации, утверждённой в установленном порядке (Приложение 6,7). Для огнезащитного чехла - ткань «Тик огнезащищенный» марки ТО-ХЛ-1 ТУ 8310-009-77518115-07 (Приложение 8) и материал огнезащищенный нетканый иглопрошивной НО-Л-1/160-2,5 ТУ 8397-006-77518115-07. Для эластичного вкладыша - поролон биозащищенный ТУ 2254-001-63435638-10.
Для придания огнезащитных свойств нетканому материалу используется безгалогенный композиционный замедлитель горения, «Тезагран-Н» ТУ 2484-002-370-2234-02. В этом случае обеспечивается. кислородный индекс на уровне 32% (при нормативе не менее 28%) и прожигаемость, 52 сек., (при, нормативе не менее1 40 сек.). Для» придания огнебиозащитных свойств декоративной» ткани используется- «Тезагран-Л»-ТУ 2484-002-370-2234-021 Кислородный индекс обеспечивается на уровне 37%, прожигаемость 43 сек. и коэффициент устойчивости материала к микробному разрушению 96% (при нормативе не менее 85%). Для придания огнебиозащитных свойств пенополиуретановому вкладышу используется препарат «Тезагран-Био» ТУ 2484-002-370-2234-02, обеспечивающий зону задержки роста бактериальных культур E.coli и Staphylococcus aureus не менее 4 мм (при нормативе не менее 2 мм.), кислородный индекс при этом составляет 32%.
Загрязнения с чехлов разработанного матраса можно удалять путем химической чистки (до 40 циклов)» перхлорэтиленом или уайт-спиритом. Отношение объема взятого органического растворителя к массе изделия должно быть не ниже 1/15. После окончания обработки чехлы необходимо отжимать и высушивать при температуре 90±5С. Кроме того, огнезащищенные матрасы в процессе эксплуатации не должны подвергаться действию агрессивных сред (кислот, щелочей, органических растворителей).
Проведенные в Тверском институте вагоностроения испытания огнезащищенного мягкого элемента мебели (фрагмент спальной полки) показали его высокую пожаробезопасность (Приложение 9).
Об экономической целесообразности замены используемых на сегодняшний день в вагоностроении матрасов, не обладающих какими-либо защитными свойствами, на разработанный нами огнезащищенный матрас свидетельствуют данные, представленные в табл. 4.5.
Проведенные натурные огневые испытания вагона пассажирского некупейного модели 61-4447 совместно со специалистами ОАО «ТИВ» показали несоответствия применяемых в настоящее время полимерных конструкционных и отделочных материалов нормам пожарной безопасности, что привело к полному выгоранию внутренней отделки, экипировки, противопожарной двери (рис. 4.4). Отмечено поступление в воздушную среду значительного количества токсических веществ в концентрациях, значительно превышающих допустимые в аварийных условиях. Время безопасного нахождения пассажиров в загоревшемся вагоне при проведении эксперимента составило 2 мин. от момента начала возгорания, в то время как для безопасной эвакуации из пассажиров из вагона, это время должно быть не менее 10 мин.
Пассажирские вагоны, выполненные с использованием представленных в данной работе материалов не допускают распространение пламени и повышают время безопасного пребывания пассажиров при возникновении пожара в вагоне до 12 мин.
Результаты огневых испытаний двухэтажного пассажирского вагона модели 61-4465, выполненных с использованием разработанных материалов, 2010 год. 118 На ОАО «Тверской вагоностроительный завод» был разработан макет опытного двухэтажного купейного пассажирского вагона модели 61-4465, в конструкции которого реализован полный комплекс противопожарных и санитарно-гигиенических мероприятий. Использованные при его изготовлении использовали полимерные конструкционные огнезащищенные материалы НО-Л-1А и элементы мягкой мебели, представленные в работе, которые показали высокую степень огнезащиты (рис. 4.5).
