Огнетушащее аэрозолеобразующее средство

 

Изобретение относится к пожаротушению и может быть использовано в пожаротушащих устройствах широкого назначения для защиты всех видов авто-, железнодорожного, авиа-, водного транспорта, метрополитена, складов легковоспламеняющихся жидкостей и горючесмазочных материалов, объектов предприятий различных отраслей промышленности. Огнетушащее аэрозолеобразующее средство включает пламягасящий агент, горючее-связующее, источник углерода, стабилизатор, модификатор горения и технологические добавки. В качестве пламягасящего агента оно содержит нитраты щелочных металлов или их смесь с комплексными соединениями щелочных металлов. В качестве источника углерода - углерод как таковой, или алифатические либо ароматические спирты, или их смесь. В качестве модификатора горения дополнительно содержит охлаждающий агент, а в качестве технологических добавок дополнительно содержит соединения, выбранные из класса гликолей, или глицерин. В роли охлаждающего агента могут выступать либо индивидуальные вещества, либо композиция, включающая теплопоглощающий компонент, связующее и добавки. Средство обладает низкой токсичностью, озонобезопасно, не вызывает коррозии металлов, не оказывает разрушающего воздействия на материальные объекты. Все пожаротушащие устройства с использованием таких средств могут работать в автоматическом и ручном режимах, рассчитаны на срок службы до 10 лет и более, не требуют дополнительного обслуживания, всегда готовы к действию, 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к огнетушащим аэрозолеобразующим средствам (ОАС).

Огнетушащие аэрозолеобразующие средства в настоящее время нашли широкое применение в качестве эффективного объемного средства пожаротушения в силу того, что для них характерно быстрое выделение огнетушащего аэрозоля и быстрое заполнение им защищаемого объема с проникновением даже в труднодоступные места, в результате практически мгновенно ликвидируется пожар (PCT/RU 93/00025 от 28.01.93, А 62 D 1/00; EP 0560095 от 25.01.95, A 62 D 1/00).

В основу пожаротушения с использованием ОАС положен принципиально новый механизм, заключающийся в горении самого средства с образованием газообразных и высокодисперсных конденсированных продуктов, обладающих ингибирующими свойствами и подавляющих цепные реакции горения и, как результат, гасящих пламя. Огнетушащее действие аэрозоля, образующегося при горении таких средств, проявляется благодаря наличию в нем ионов щелочных металлов. Чаще всего в качестве источника ионов щелочных металлов в ОАС используют нитрат калия или смесь его с перхлоратом калия. В остальном известные ОАС различаются, как правило, типом связующего и содержанием добавок различного назначения ( патенты RU N 2105581, А 62 C 3/00 и N 2091106, A 62 D 1/00).

Многообразие типов пожароопасных материалов и объектов, их габариты, степень не герметичности и другие особенности защищаемых объемов диктуют многообразие аэрозольных пожаротушащих устройств, и как следствие, достаточное разнообразие ОАС с набором определенных свойств, к которым можно отнести следующие: - высокая огнетушащая эффективность, выражающаяся в низкой огнетушащей концентрации ОАС; - отсутствие отрицательного влияния на озоновый слой атмосферы и окружающую среду, т.е. экологическая чистота продуктов сгорания ОАС, их низкая токсичность; - пониженная температура продуктов сгорания ОАС; - возможность регулирования скорости горения, т.е. скорости выделения огнетушащего аэрозоля в широких пределах; - приемлемые эксплуатационные характеристики (механическая прочность, термоустойчивость, безопасность и др.).

Условия практического применения ОАС в устройствах пожаротушения выдвигают противоречивые требования к параметрам аэрозолеобразования: огнетушащая эффективность и скорость аэрозолеобразования должны быть достаточно высокими, а температура огнетушащего аэрозоля - низкой. На практике высокая скорость аэрозолеобразования соответствует повышенной температуре аэрозоля, а существенное снижение температуры аэрозоля приводит к потере его огнетушащей эффективности. Поскольку большинство ОАС, используемых в промышленности, имеют высокую температуру горения и, следовательно, образуют высокотемпературный аэрозоль, снижение температуры продуктов сгорания ОАС, наряду с повышением их эффективности, с целью создания экономичных и высокоэффективных аэрозольных пожаротушащих устройств, является актуальной задачей.

Наиболее близким по сущности к заявленному техническому решению является аэрозолеобразующий огнетушащий состав, описанный в патенте РФ N 2091106, A 62 D 1/00, состоящий из следующих компонентов, мас.%: нитрат калия - 45,0 - 75,0 углерод - 4,0 - 11,0 централит и/или дифениламин - 0,5 - 2,0 индустриальное или приборное масло - 0,5 - 2,5
стеарат цинка и/или натрия, или их смесь с сульфорицинатом и желатином - 0,02 - 0,5
катализатор и/или ингибитор горения пластифицированное производное целлюлозы или смесь его с дополнительным связующим - Остальное
В качестве катализатора горения ОАС содержит соединения, выбранные из ряда, включающего оксиды металлов переменной валентности или металлов II группы (оксиды железа, меди, никеля, кобальта, марганца, хрома и цинка, или их смеси), их органические или неорганические соединения, или их смеси (салицилаты, фталаты, ацетилацетонаты или оксалаты меди, никеля, кобальта, железа, марганца, цинка или кальция; карбонаты этих металлов, за исключением карбоната кальция).

В качестве ингибитора горения ОАС содержит соединения, выбранные из ряда, включающего неорганические и органические фосфорсодержащие соединения, неорганические и органические азотсодержащие соединения, гидроксиды, карбонаты, основные карбонаты, бораты металлов или триоксид алюминия, и/или их смеси. Введение в ОАС ингибитора или смеси его с катализатором даже в максимальном количестве не обеспечивает стабильности процесса перехода пламенного горения ОАС в беспламенную газификацию.

При повышении массы ОАС или ограничении теплоотвода процесс беспламенной газификации переходит вновь в пламенное горение, что ограничивает применение ОАС в пожаротушащих устройствах.

Современные средства пожаротушения, основанные на использовании аэрозолеобра-зующих составов, как правило, предусматривают наличие различных агентов, обеспечивающих охлаждение огнетушащего аэрозоля: охлаждающих жидкостей (вода, водные растворы солей), воздушных эжекторов, химических терморазлагающихся порошков или композиций.

В патенте РФ N 2086278, A 62 D 1/00 описана композиция для охлаждения огнетушащего аэрозоля, содержащая в качестве связующего нитроцеллюлозу, пластифицированную труднолетучим пластификатором, дифениламин, поливинилацетат, углерод, оксид железа, в качестве наполнителя основной карбонат магния или оксалат аммония или основной фосфат магния; и технологические добавки: масло индустриальное или приборное, стеарат натрия или цинка, графит, парафин и воду при следующем содержании компонентов, мас.%:
нитроцеллюлоза - 5,0 - 12,5
труднолетучий пластификатор - 5,0 - 12,5
дифениламин - 0,1 - 0,5
поливинилацетат - 0,2 - 1,5
углерод - 0,1 - 0,5
оксид железа - 0,3 - 1,5
основной карбонат магния или оксалат аммония или основной фосфат магния - 25,0 - 45,0
масло индустриальное или приборное - 0,5 - 5,0
стеарат натрия или цинка - 0,1 - 5,0
графит - 0,1 - 1,5
парафин - 0,1 - 1,3
вода - Остальное
Данная композиция для охлаждения аэрозоля недостаточно эффективна вследствие низкого содержания теплопоглощающего компонента (25-45 мас.%). Кроме того, реологические и физико-механические свойства композиции ограничивают формы совместного применения ее непосредственно с аэрозолеобразующими композициями.

Предложено огнетушащее аэрозолеобразующее средство, включающее пламягасящий агент, горючее-связующее, источник углерода, стабилизатор, модификатор горения и технологические добавки, причем в качестве пламягасящего агента оно содержит нитраты щелочных металлов или их смесь с комплексными соединениями щелочных металлов, в качестве источника углерода - углерод как таковой или алифатические либо ароматические спирты, или их смесь, в качестве модификатора горения дополнительно содержит охлаждающий агент, а в качестве технологических добавок дополнительно содержит соединения, выбранные из класса гликолей, или глицерин.

Основные ингредиенты средства содержатся в нем в следующем соотношении, мас.ч.:
пламягасящий агент - 40 - 80
горючее-связующее - 12 - 40
источник углерода - 1 - 15
стабилизатор - 0,5 - 2,5
модификатор горения - 1 - 250
технологические добавки - 0,5 - 7,5
В качестве пламягасящего агента используют нитраты щелочных металлов или их смесь с комплексными соединениями щелочных металлов.

Входящие в состав комплексные соединения щелочных металлов являются соединениями, температура разложения которых составляет примерно 200^oC, что соизмеримо с температурой поверхности горения ОАС. В качестве таковых предпочтительно используют дипирокатехинборат калия или натрия, гексанитрокобальтат калия, гексацианоферраткалия или гексацианоферрит калия, или их смеси.

В момент разложения комплексов образующиеся продукты, обладая избыточной энергией, являются активными ускорителями реакций, протекающих в поверхностном слое ОАС. В результате достигается повышение полноты разложения нитрата калия. Продукты разложения комплексных соединений щелочных металлов также способны обрывать цепные реакции окисления при горении и совместно с продуктами распада нитрата калия образуют эффективную ингибирующую процесс горения смесь.

Кроме того, использование комплексных соединений щелочных металлов позволяет существенно снизить нижний предел по содержанию углерода в ОАС, обеспечивая при этом снижение содержания монооксида углерода в продуктах сгорания ОАС, что, в свою очередь, ведет к снижению токсичности самого огнетушащего аэрозоля.

В качестве горючего-связующего применяют пластифицированные производные целлюлозы или их смесь с другим связующим. Предпочтение отдается таким соединениям, как эфиры целлюлозы, например, нитроцеллюлозе, метил-, этплацетатам целлюлозы или их смесям.

В качестве пластификаторов производных целлюлозы используют сложные эфиры карбоновых или минеральных кислот и спиртов, например, триацетин, диэтиленгликольпропионат, триэтиленгликольдипропионат, дибутилфталат, диоктилсебацинат, диэтиленгликольдинитрат или триэтиленгликольдинитрат или их смеси.

В качестве дополнительного связующего ОАС может содержать поливинилацетат или поливиниловый спирт, или их смесь.

В качестве источника углерода средство содержит углерод как таковой, алифатические или ароматические спирты (например, сорбит, ксилит, пирокатехин, гидрохинон или α-нафтол) или их смесь.

В качестве стабилизатора чаще всего применяют централит и/или дифениламин.

В качестве модификатора горения средство содержит катализатор и/или ингибитор горения и охлаждающий агент. Это обусловлено целесообразностью регулирования характеристик горения ОАС в заданных направлениях.

Катализаторы горения используют для повышения скорости горения и обеспечения стабильности горения при низких давлениях. Катализаторы ускоряют достижение термодинамического равновесия реакций окисления, таких как
2NO + 2СО =2СO₂ + N₂;
С + 2NO = CO₂ + N₂;
СО + H₂O = CO₂ + H₂; др.

в результате в продуктах сгорания ОАС повышается доля продуктов полного окисления и уменьшается содержание токсичных веществ, в частности, монооксидов углерода и азота.

В качестве катализатора, как правило, используют соединения металлов переменной валентности, например, оксиды железа, меди, никеля, кобальта, марганца, хрома; органические или неорганические соединения этих же металлов или их смеси. Катализаторы вводят в ОАС от 0,5 до 10 мас.ч., оптимальное их количество составляет 1-5 мас.ч.

Ингибиторы горения вводят в ОАС для уменьшения их скорости горения, снижения температуры поверхности горения и пламенной зоны. Торможение химических реакций горения достигается либо за счет блокирования активных центров пламенных (газовых) реакций ингибиторами или продуктами их распада, либо за счет интенсификации реакций карбонизации, в результате чего на поверхности горения образуется плотный и прочный углеродистый каркас, изменяющий условия массо- и теплообмена на границе газообразной и конденсированной фаз. За счет протекания реакции
2nCO = Cn + nCO₂
в газообразных продуктах уменьшается содержание токсичного монооксида.

В качестве ингибитора горения целесообразно использовать соединения, выбранные из классов: неорганические и органические фосфор- и/или азотсодержащие соединения, бораты или карбонаты металлов или гидроксиды металлов III группы или их смеси.

Например, из фосфор- и азотсодержащих ингибиторов предпочтительно использовать любой степени замещения фосфаты калия, кальция, железа; трифенилфосфат; фосфаты аммония, железо-аммоний фосфат, оксалат аммония, железо-аммоний оксалат; амиды-мочевину, триазин и его производные, дицианамид; среди боратов металлов-бораты калия, натрия, кальция, магния, бария, цинка.

Количество вводимого ингибитора составляет 5-30 мас.ч., предпочтительно вводить 15-25 мас.ч.

Охлаждающие агенты вводят в ОАС для изменения его теплового баланса горения. Дополнительное снижение температуры поверхности и охлаждение продуктов сгорания ОАС происходит за счет физического отбора тепла, идущего на нагрев частиц вводимого охлаждающего агента, его эндотермическое разложение, а также за счет экранирования теплового потока, направленного из зоны пламенных реакций к горящей поверхности.

В качестве охлаждающего агента используют оксиды и гидроксиды металлов II группы, алюмосиликаты, нефелин, металлическую стружку или их смеси, или теплопоглощающую композицию.

Негорючие продукты разложения композиции разбавляют продукты горения ОАС в пламенной зоне реакции, снижают температуру пламени и тем самым уменьшают обратный тепловой поток к поверхности горения. При взаимодействии продуктов сгорания ОАС с продуктами разложения теплопоглощающей композиции происходит их "замораживание", исключается их дальнейшее взаимодействие, в результате генерируется охлажденный аэрозоль. Теплопоглощающая композиция включает следующие ингредиенты, мас. ч.:
теплопоглощающий компонент - 50-80
связующее - 10-35
добавки - 1-7
при этом в качестве теплопоглощающего компонента преимущественно применяют карбонаты или основные карбонаты, фосфаты металлов II группы; их кристаллогидраты, гидроксиды металлов III группы или их смеси; в качестве связующего-производные целлюлозы, например, нитроцеллюлозу, пластифицированную труднолетучим пластификатором, например, триацетином и/или дибутилфталатом, и поливинилацетат или поливиниловый спирт; в качестве добавки используют смазочное масло, стеарат натрия или цинка, кремнеорганические соединения и олеиновую кислоту.

В зависимости от назначения и применения ОАС в конкретном пожаротушащем устройстве количество охлаждающего агента может варьироваться в широких пределах от 0,5 до 250 мас.ч.

В качестве технологических добавок в ОАС используют смазочное масло, соединение, выбранное из класса гликолей, или глицерин, соль жирной кислоты, например, стеарат натрия или цинка или смесь ее с сульфорицинатом и желатином.

Введение в ОАС соединений из класса гликолей таких, как диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, или глицерин, обусловлено их смазывающим действием. Поэтому они в количествах от 0,1 до 2 мас.ч. используются в качестве дополнительных технологических добавок, снижающих внешнее трение и явление налипания на технологическое оборудование в процессе изготовления ОАС и переработки его в различные изделия (аэрозолеобразующие элементы). Наибольшую эффективность проявляет технологическая добавка, включающая тройную смесь: смазочное масло, диэтиленгликоль (триэтиленгликоль или глицерин) и соль жирной кислоты.

Диэтиленгликоль или триэтиленгликоль одновременно являются пластификаторами производных целлюлозы, в частности, нитроцеллюлозы, и как добавки в небольших количествах (2-5 мас.ч.) к основному пластификатору улучшают процесс пластификации нитроцеллюлозы.

Изготовление ОАС осуществляется смешением всех компонентов в заданных пропорциях в аппарате с мешалкой "сухим" способом либо в водной среде (для водонерастворимых нитратных пластификаторов) при температуре 10-55^oC с последующим формованием из полученной смеси элементов необходимых размеров и конфигурации при температуре 50-80^oC. В случае водного изготовления ОАС огнетушащий агент вводят в отжатую от воды смесь. При использовании в качестве охлаждающего агента теплопоглощающей композиции получение ее и формование элементов осуществляют таким же способом; ОАС в этом случае изготавливают без охладительного агента, а затем проводят их смешение или используют элементы слоями.

Основной характеристикой ОАС является его огнетушащая эффективность (ОТЭ), т.е. минимальная масса ОАС, обеспечивающая тушение огня в 1 м³ защищаемого объема. ОТЭ композиций ОАС широко проверена в лабораторных и стендовых условиях при тушении ЛВЖ (ацетона, бензина, этилового и изопропилового спиртов, смеси дизельного топлива с бензином) и подтверждена испытаниями аэрозольных генераторов на их основе.

Лабораторная методика оценки ОТЭ заключалась в следующем. В вытяжном шкафу под стеклянным колпаком емкостью 10 л помещали горящую спиртовку или тигель с ЛВЖ и определенной массы образец ОАС, соединенный с нихромовой спиралью. Подачей на нихромовую спираль электрического тока напряжением порядка 12 В поджигали образец ОАС и через прозрачное стекло колпака наблюдали за процессом тушения пламени спиртовки (или ЛВЖ). За положительный результат принималось гашение пламени за время не более 5 с после сгорания образца ОАС. Минимальная огнетушащая концентрация определялась интерполяцией по двум ближайшим точкам. Для сравнения проводили контрольный опыт по горению спиртовки (или ЛВЖ в тигеле) под закрытым колпаком. Время естественного затухания пламени спиртовки за счет расходования кислорода воздуха, заключенного под колпаком, составляло 75 с.

В основу стендовой методики проверки огнетушащей эффективности ОАС положен американский стандарт UL 1058.

В камеру объемом 1 м³ (2,08х0,8х0,6), имеющей в средней части по всей высоте камеры плоский экран шириной 0,25 м, помещали 5 источников ЛВЖ (емкости диаметром 75 мм, высотой 125 мм с 500 мл бензина каждая), которые располагали по четырем углам камеры и один источник помещали за экран. Над каждым источником ЛВЖ в крышке камеры имелись небольшие окна из органического стекла для визуального наблюдения за тушением огня.

Испытуемый образец ОАС помещали в металлический стакан и закрепляли в центральной части боковой стенки камеры. Инициирование поджига образца ОАС осуществляли от огнепроводного шнура или источника электрического тока, расположенного вне испытательной камеры. Бензин или другую ЛВЖ в емкостях поджигали, закрывали крышку испытательной камеры. После устойчивого горения ЛВЖ в течение 30 с инициировали воспламенение образца ОАС. А по истечении еще 1 мин открывали крышку камеры и после рассеивания аэрозоля проводили осмотр камеры. По расшифровке записи на осцилограммах или визуально через окна в крышке камеры фиксировали тушение или горение ЛВЖ.

За положительный результат принималось тушение всех источников огня в течение не более одной минуты после окончания горения образца ОАС. Способ изготовления ОАС иллюстрируется следующими примерами, не ограничивая его объем.

Пример 1.

ОАС имеет следующий компонентный состав (мас.ч.):
Пламягасящий агент:
нитрат калия - 58,0
дипирокатехинборат калия - 10,0
Источник углерода:
углерод высокодисперсный - 2,0
Стабилизатор " химической стойкости:
централит - 0,3
дифениламин - 0,7
Технологические добавки:
диэтиленгликоль - 1,0
смазочное (индустриальное) масло - 1,0
стеарат натрия (цинка) - 0,1
Горючее-связующее:
нитроцеллюлоза - 12,4
триацетин - 9,0
поливинилацетат - 2,0
Модификатор горения:
- катализатор:
оксид железа - 1,5
- охлаждающий агент:
гидратированный оксид магния - 1,0
В аппарат типа "Beken" при температуре окружающей среды в указанных пропорциях вводят все сыпучие компоненты, кроме нитрата калия и стабилизаторов, перемешивают и вводят жидкие компоненты с растворенными в них централитом и дифениламином, перемешивают. В последнюю очередь в целях безопасности загружают в аппарат нитрат калия и перемешивают не менее 30 мин. Полученную смесь выгружают из аппарата, вальцуют и на гидравлическом или шнек-прессе при температуре 60-70^oC формуют элементы заданных размеров.

Огнетушащая эффективность ОАС по лабораторной методике составляет 10 г/м³ и в стендовых условиях по стандарту UL 1058-25 г/м³.

Пример 2.

ОАС имеет следующий компонентный состав (мас. ч.):
Пламягасящий агент:
нитрат калия - 58
гексацианоферрат калия - 10
Источник углерода:
углерод высокодисперсный - 2
Стабилизатор:
централит - 0,3
дифениламин - 0,7
Технологические
добавки:
диэтиленгликоль - 1,0
смазочное (индустриальное) масло - 1,0
стеарат натрия - 0,1
Горючее-связующее:
нитроцеллюлоза - 11,9
триацетин - 9,0
поливинилацетат - 2,0
Модификатор горения:
ацетилацетонат кобальта - 2,0
гидроксид магния - 1,0
Данное ОАС изготовлено аналогично примеру 1. Огнетушащая эффективность ОАС по лабораторной методике составляет 10 г/м³, в стендовых условиях по стандарту UL 1058 - 25 г/м³.

Пример 3.

Изготовление средства осуществляют в соответствии с технологией примера 1.

Данные по составу и эффективности представлены в таблице.

Пример 4.

ОАС имеет следующий компонентный состав (мас.ч.):
Пламягасящий агент:
нитрат калия - 50,0
дипирокатехинборат калия - 5,0
Источник углерода:
углерод высокодисперсный - 4,5
сорбит - 5,0
Стабилизатор:
централит - 0,5
дифениламин - 0,5
Технологические добавки:
диэтиленгликоль - 0,5
смазочное (индустриальное) масло - 1,0
стеарат цинка - 0,07
сульфорицинат - 0,1
желатин - 0,03
Горючее-связующее:
нитроцеллюлоза - 13,8
смесь диэтиленгликольдинитрата с триэтиленгликольдинитратом (7:3) - 16,0
Модификатор горения:
оксид железа - 2,0
гидратированный оксид магния - 1,0
Смешение всех компонентов, кроме пламягасящего агента и сорбита, проводят в мешателе в водной среде при М 1:5 без дополнительного обогрева оборудования. В мешатель вводят нитроцеллюлозу, технологические добавки (смазочное масло, диэтиленгликоль, стеарат цинка) и модификаторы горения. Отдельно готовят эмульсию смеси пластификаторов со стабилизаторами химической стойкости (централитом и дифениламином) с добавлением эмульгатора-сульфорицината и стабилизатора эмульсии-желатина.

Эмульсию вводят в мешатель и содержимое мешателя перемешивают в течение 18-24 часов. Затем полученную смесь на отжимном аппарате отжимают от воды до влажности 10-16 мас.% и далее в аппарате без механических мешалок смешивают с пламягасящим агентом и сорбитом в течение 20-30 мин. Готовую смесь вальцуют и формуют на гидравлическом или шнек-прессе при температуре 60-80^oC в элементы заданных размеров.

Примеры 5-6.

Изготовление средства осуществляют в соответствии с технологией примера 1. Данные по составу и эффективности представлены в таблице.

Пример 7.

Компонентный состав ОАС, мас. ч.:
Пламягасящий агент:
нитрат калия - 58,0
дипирокатехинборат калия - 10,0
Источник углерода:
углерод - 2,0
Стабилизатор:
централит - 0,5
дифениламин - 0,5
Технологические добавки:
диэтиленгликоль смазочное (индустриальное) - 1,0
масло - 1,0
стеарат цинка - 0,1
Горючее-связующее:
нитроцеллюлоза - 12,4
триацетин - 9,0
поливинилацетат - 2,0
Модификатор горения:
-катализатор:
оксид железа - 1,5
-охлаждающий агент:
теплопоглощающая композиция 100:
нитроцеллюлоза - 12,0
триацетин - 9,8
поливинилацетат - 2,0
основной карбонат магния - 67,0
смазочное (индустриальное) масло - 2,0
стеарат натрия - 0,2
олигоэтилгидридсилоксан - 2,7
олеиновая кислота - 1,3
вода равновесная - 3,0
Смешение всех компонентов, кроме охлаждающего агента, проводят в аппарате "Beken", аналогично примеру 1. Полученную смесь вальцуют и формуют в элементы или изделия также аналогично примеру 1. Отдельно изготавливают теплопоглощающую композицию. Смешение всех компонентов в заданных пропорциях проводят в аппарате типа "Beken. Предварительно основной карбонат магния обрабатывают водной эмульсией кремнийорганического соединения, добавляют олеиновую кислоту и перемешивают в течение 20-30 мин, после чего полученную эмульсию фильтруют до влажности 50-70%. В аппарат-мешатель вводят все жидкие компоненты, перемешивают в течение не менее 30 мин.

Полученную смесь вальцуют при температуре 90-120^oC и формуют на шнек-прессе в элементы заданной формы и размеров. Полученные таким образом компоненты средства перемешивают в указанных выше соотношениях. Данные но эффективности указаны в таблице.

Пример 8.

Изготовление средства осуществляют в соответствии с технологией примера 7. Данные по составу и эффективности представлены в таблице.

Данные таблицы свидетельствуют, что в сравнении с ближайшим аналогом уменьшен нижний уровень огнетушащей концентрации, т.е. огнетушащая эффективность повышена. В вариантах образцов ОАС, которые имеют огнетушащую эффективность на уровне ближайшего аналога, например, образец 5, огнетушащий аэрозоль характеризуется пониженным содержанием токсичного монооксида вследствие низкого содержания в нем углерода. В вариантах образцов 8 и 7 ОАС включают ингибитор и/или охлаждающий агент в достаточном количестве и не требуют дополнительного средства охлаждения при использовании их в пожаротушащих устройствах.

Аэрозолеобразующий огнетушащий состав по ближайшему аналогу используется в пожаротушащих устройствах совместно с охлаждающим средством с целью получения охлажденного беспламенного аэрозоля. Использование средства охлаждения уменьшает эффективность (повышает огнетушащую концентрацию) за счет оседания аэрозоля в слое охлаждающего средства. Огнетушащая концентрация в этом случае повышается до 50- 54 г/м³ и более.

Введение в предлагаемый ОАС ингибитора или его смеси с катализатором и/или охлаждающим агентом в количестве более 20 мас.ч. обеспечивает устойчивую беспламенную газификацию ОАС. Характер газификации и большой запас по эксплуатационной безопасности ОАС позволяют использовать его в виде элементов с высокоразвитой поверхностью, например, в форме гранул, что способствует интенсификации выделения аэрозоля и более быстрому заполнению им защищаемого объема, а также экономически выгодно.

Для исключения проскока пламени в слое гранул ОАС целесообразно, чтобы ОАС содержал охлаждающий агент в виде, например, металлической стружки или мелких элементов из теплопоглощающей композиции, образуя механическую смесь. Охлаждающий агент в этом случае способствует образованию более рыхлой структуры ОАС, облегчая теплоотвод и одновременно отбирая дополнительное количество тепла на свой нагрев.

Количество охлаждающего агента определяется химическим составом, размером используемых элементов ОАС, особенностью его применения и рядом других факторов.

В OAC без ингибитора содержание охлаждающего агента может быть высоким. В зависимости от поставленной цели, например, при использовании OAC в устройствах, предназначенных для взрывопожарозащиты объектов, генерируемый огнетушащий аэрозоль целесообразно использовать "холодным", т.е. он должен иметь температуру ниже температуры самовоспламенения взрывоопасных смесей, поэтому количество охлаждающего агента в OAC может составлять до 250 мас.ч. Предлагаемые OAC в зависимости от состава и количества модификатора горения характеризуются широким спектром изменения его характеристик. Варьируя соотношение катализатор-ингибитор-охлаждающий агент, можно регулировать процесс термического разложения OAC от пламенного горения до перевода его в беспламенную газификацию. Как правило, высокотемпературный аэрозоль является наиболее мелкодисперсным и характеризуется более высокой огнетушащей эффективностью и скоростью аэрозолеобразования. Беспламенный низкотемпературный аэрозоль имеет несколько меньшую огнетушащую эффективность и более низкую скорость аэрозолеобразования. Однако каждый из вариантов имеет свои преимущества, которые реализуются на практике. Высокая скорость аэрозолеобразования способствует быстрому заполнению защищаемого объема и быстрому созданию в нем огнетушащей концентрации, что позволяет использовать пожаротушащие устройства на основе таких OAC в негерметичных, вентилируемых или протяженных объектах, например, в двигательных отсеках транспортных средств, кабельных каналах и т.п. Для защиты герметичных объемов во избежание резкого повышения давления целесоообразно использовать пожаротушащие устройства на основе OAC с пониженной скоростью аэрозолеобразования.

Предлагаемое изобретение значительно расширяет область применения OAC, благодаря возможности широкого регулирования температуры образующегося огнетушащего аэрозоля и скорости его аэрозолеобразования, и может быть использовано в различных пожаротушащих устройствах, как с применением охладителя, так и без него, что является следствием того, что созданы варианты OAC с устойчивой беспламенной газификацией, не требующие дополнительного охлаждения аэрозоля.

Последнее обстоятельство значительно упрощает конструкции устройств, делает их менее металлоемкими, простыми по исполнению, надежными в эксплуатации. Аэрозоль, генерируемый OAC, надежно тушит пожары различных классов, обеспечивает флегматизацию пылегазовоздушных взрывоопасных смесей.

Уровень основных характеристик ОАС (физико-химических, механических, технологических и др. ) позволяет изготавливать из него элементы различных размеров и форм и использовать их в средствах пожаротушения.

Область применения предложенных ОАС в пожаротушащих устройствах отличается самым широким спектром: все виды авто-, железодорожного, авиа-, водного транспорта, метрополитен, склады легковоспламеняющихся жидкостей и горюче-смазочных материалов, предприятия различных отраслей промышленности, в т.ч. объекты со взрывоопасными пылегазовоздушными средами и протяженными коммуникационными сетями энергоснабжения, вентилляции и т.п.

Все устройства с использованием ОАС могут работать в автоматическом и ручном режимах, рассчитаны на долголетний срок службы (до 10 лет и более), не требуют дополнительного обслуживания, всегда готовы к действию. Средство обладает низкой токсичностью, озонобезопасно, не вызывает коррозии металлов, не оказывает разрушающего воздействия на материальные объекты.

Таким образом ОАС по данному изобретению полностью решает поставленные задачи.

Формула изобретения

1. Огнетушащее аэрозолеобразующее средство, включающее пламягасящий агент, горючее-связующее, источник углерода, стабилизатор, модификатор горения и технологические добавки, отличающееся тем, что в качестве пламягасящего агента содержит нитраты щелочных металлов или их смесь с комплексными соединениями щелочных металлов, в качестве источника углерода - углерод как таковой, или алифатические либо ароматические спирты, или их смесь, в качестве модификатора горения дополнительно содержит охлаждающий агент, а в качестве технологических добавок дополнительно содержит соединения, выбранные из класса гликолей, или глицерин.

2. Средство по п.1, отличающееся тем, что содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.ч.:
Пламягасящий агент - 40 - 80
Горючее-связующее - 12 - 40
Источник углерода - 1 - 15
Стабилизатор - 0,5 - 2,5
Модификатор горения - 1 - 250
Технологические добавки - 0,5 - 7,5
3. Средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве технологических добавок оно содержит смазочное масло, соль жирной кислоты, например стеарат натрия или цинка, или смесь соли с сульфорицинатом и желатином.

4. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве модификатора горения содержит катализатор и/или ингибитор и охлаждающий агент.

5. Средство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что в качестве охлаждающего агента содержит оксиды и гидроксиды металлов II группы, алюмосиликаты, нефелин, или металлическую стружку, или их смесь.

6. Средство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что в качестве охлаждающего агента содержит теплопоглощающую композицию, включающую теплопоглощающий компонент, связующее и добавки в следующем соотношении, мас.ч.:
Теплопоглощающий компонент - 50 - 80
Связующее - 10 - 35
Добавки - 1 - 7
7. Средство по п.6, отличающееся тем, что в качестве связующего содержит производное целлюлозы, труднолетучий пластификатор и поливинилацетат или поливиниловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Производное целлюлозы и труднолетучий пластификатор - 9 - 34
Поливинилацетат или поливиниловый спирт - 1 - 5
8. Средство по п.6, отличающееся тем, что в качестве теплопоглощающего компонента содержит карбонаты, основные карбонаты или фосфаты металлов II группы, их кристаллогидраты, или гидроксиды металлов III группы, или их смеси.

9. Средство по п.6, отличающееся тем, что в качестве добавок содержит смазочное масло, стеарат натрия или цинка, кремнийорганические соединения, олеиновую кислоту.

10. Средство по п.4, отличающееся тем, что в качестве катализатора содержит соединение, выбранное из ряда, включающего оксиды металлов переменной валентности, их органические или неорганические соединения, или их смеси.

11. Средство по п. 4, отличающееся тем, что в качестве ингибитора содержит соединение, выбранное из ряда, включающего неорганические и органические фосфор- и/или азотсодержащие соединения, гидроксиды металлов III группы, бораты или карбонаты металлов или их смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2