Эластомерное тело с эластичным огнезащитным покрытием
Изобретение относится к эластомерному телу, пригодному для применения в антивибрационных приспособлениях и подвесках. Эластомерное тело (1) имеет, по меньшей мере, один слой эластичного и гибкого огнезащитного покрытия, покрывающего часть тела (1). По меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия является негалогенированным и содержит огнезащитное вещество и эластичный связующий материал. Огнезащитное вещество одного слоя содержит расширяемый графит. Эластичность, по меньшей мере, одного слоя покрытия превышает 20%. Изобретение позволяет повысить характеристики огнестойкости, снизить дымообразование и токсичность при использовании эластомерных тел в сухопутном транспортном средстве, плавучем судне, стационарном машинном оборудовании. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.,2 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к эластомерному телу, пригодному для применения в антивибрационных приспособлениях и подвесках. Эластомерное тело имеет, по меньшей мере, один слой эластичного огнезащитного покрытия. Изобретение также относится к сухопутному транспортному средству, плавучему судну и стационарному машинному оборудованию, содержащим эластомерное тело.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Применение эластомерных продуктов в различных антивибрационных приспособлениях и подвесках является обычным и широко известным в данной области техники.
Одним из часто применяемых элементов подвески является эластомерная пружина. Эластомерные пружины обычно применяют для обеспечения наибольшей плавности хода в различных сухопутных транспортных средствах. Эластомерная пружина обычно состоит из эластомерного тела, сформированного таким образом, чтобы получить необходимые характеристики демпфирования.
Широко применяемым элементом подвески другого типа является диафрагма. Диафрагма представляет собой мешок или сильфон, наполненный воздухом. Форма и размер пневмобаллона сильфонного типа могут различаться для регулирования характеристик демпфирования. Кроме того, для регулирования характеристик демпфирования в пневмобаллоне сильфонного типа можно менять давление.
Одним из примеров обычного антивибрационного приспособления является антивибрационная опора. Антивибрационная опора обычно состоит из жестких пластин или скобок с расположенным между ними эластомерным телом. Одну из жестких пластин или скобок обычно прикрепляют к источнику вибраций, например двигателю, а другую - к близлежащей структуре, которую следует изолировать от вибраций, например, сухопутному транспортному средству или плавучему судну.
Одной из проблем, связанных с такими подвесками и антивибрационными приспособлениями, являются неблагоприятные характеристики горения. Эластомерное тело в таких приспособлениях обычно изготовлено из синтетического и натурального полиизопрена, содержащих армирующие вещества. Синтетический и натуральный полиизопрен является горючим материалом, как и некоторые армирующие вещества, например сажа, минеральное масло или другие органические химикаты. Вследствие этого эластичное тело не обладает естественной огнестойкостью.
Эластомерные тела из изопреновых соединений сравнительно легко воспламеняются, образуя быстро распространяющееся и высокотемпературное пламя. Пламя может даже уничтожать мелкие части эластомерного тела. При горении выделяется большое количество тяжелого сажистого черного дыма. Эта проблема особенно касается таких областей применения, в которых выделение огня или дыма может нанести серьезный ущерб людям и/или оборудованию. Когда такие продукты применяют в замкнутых пространствах, таких как тоннели или машинные отделения плавучих судов, выделение дыма и тепла является серьезной проблемой, сокращающей время, которое может быть эффективно использовано для эвакуации.
Известен способ модификации эластомерных продуктов из изопрена и натурального каучука с помощью галогенированных огнестойких продуктов. Такой способ действительно улучшает характеристики огнестойкости, однако он также имеет некоторые недостатки. Например, галогенированные огнестойкие продукты повышают токсичность продукта. Применение многих галогенированных огнестойких продуктов было запрещено по экологическим соображениям.
Другим известным способом является модификация эластомерных продуктов из изопрена и натурального каучука с помощью негалогенированных огнестойких материалов. В этом случае для улучшения характеристик огнестойкости обычно применяют тригидрид алюминия и гидроксид магния. Однако для достижения желаемого эффекта эти вещества необходимо смешивать с эластомерным материалом в высоком процентном соотношении, превышающем 50 масс.%. Введение такого количества огнестойкого материала приводит к ухудшению основных характеристик эластомерного материала, таких как остаточная деформация при сжатии, динамический модуль упругости и ползучесть.
Еще одним способом избежать опасности возгорания эластомерных продуктов является изготовление эластомерных продуктов из другого материала. Одним из возможных решений является применение галогенированного полимера для создания продукта с улучшенными характеристиками огнестойкости. Однако в этом случае материал также становится токсичным и менее пригодным. Можно также применять негалогенированные полимеры, например силикон. Однако такие полимеры являются более дорогими и имеют низкую физическую прочность.
Чтобы получить возможность применения стандартных эластомерных продуктов, было предложено покрывать эти продукты стандартными вспучивающимися покрытиями, обычно применяемыми в строительной промышленности. Однако эти покрытия непригодны для эластомерных продуктов, поскольку они не являются достаточно эластичными, чтобы удерживаться на эластомерном продукте, когда продукт подвергается частому и непрерывному поверхностному растяжению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование решений предшествующего уровня техники.
В частности, задачей настоящего изобретения является создание эластомерного тела, пригодного для применения в антивибрационных приспособлениях и подвесках, содержащего, по меньшей мере, один слой эластичного огнезащитного покрытия.
Решение этих и других задач, а также преимущества, которые станут понятны из приведенного ниже описания настоящего изобретения, обеспечивает эластомерное тело, имеющее, по меньшей мере, один слой эластичного огнезащитного покрытия; сухопутное транспортное средство, плавучее судно и стационарное машинное оборудование, содержащие эластомерное тело, имеющее, по меньшей мере, один слой эластичного огнезащитного покрытия. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, предусмотрено эластомерное тело, пригодное для применения в антивибрационных приспособлениях и подвесках. Эластомерное тело имеет, по меньшей мере, один слой эластичного и гибкого огнезащитного покрытия. Эластичное и гибкое огнезащитное покрытие покрывает, по меньшей мере, часть тела. По меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия является негалогенированным и содержит огнезащитное вещество и эластичный связующий материал. Огнезащитное вещество содержит вспениваемый графит. Эластичность покрытия превышает 20%.
Преимущество эластомерного тела в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что оно имеет, по меньшей мере, один слой эластичного огнезащитного покрытия, обеспечивающего огнестойкость тела и при этом сохраняя его упругие свойства.
Эластомерное тело может содержать первый слой, нанесенный, по меньшей мере, на часть эластомерного тела и покрывающий ее, и второй слой, нанесенный, по меньшей мере, поверх части первого слоя и покрывающий ее. Это является предпочтительным, поскольку позволяет регулировать характеристики слоев для оптимизации адгезионных и огнезащитных характеристик.
Эластичность первого слоя огнезащитного покрытия может превышать эластичность второго, что является предпочтительным, поскольку позволяет огнезащитному покрытию лучше выдерживать поверхностное растяжение эластомерного тела.
Первый слой огнезащитного покрытия может содержать первое огнезащитное вещество, а второй слой может содержать второе огнезащитное вещество. Это позволяет оптимизировать огнезащитные свойства огнезащитного покрытия и, в то же время, регулировать покрытия для предполагаемого применения.
Первый слой может содержать первый эластичный связующий материал, а второй слой может содержать второй эластичный связующий материал. Это позволяет оптимизировать адгезию и износостойкость огнезащитного покрытия.
Первый и второй слои огнезащитного покрытия предпочтительно могут содержать первое огнезащитное вещество, что позволяет регулировать огнезащитные характеристики и эластичность двух слоев.
Первый и второй слои огнезащитного покрытия предпочтительно могут содержать первый связующий материал, что повышает адгезию между двумя слоями.
По меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия может содержать третий слой, нанесенный поверх и покрывающий, по меньшей мере, часть второго слоя. Это позволяет регулировать поверхностные свойства слоев, покрывающих эластомерное тело.
Третий слой огнезащитного покрытия предпочтительно может являться отражающим по отношению к инфракрасному излучению, что понижает чувствительность эластомерного тела к источникам лучистого нагрева.
Огнезащитным веществом, по меньшей мере, одного из, по меньшей мере, слоя огнезащитного покрытия может являться вспениваемый графит. Это является предпочтительным, поскольку позволяет получить эффективное эластичное огнезащитное покрытие по разумной цене без увеличения выделения токсичных газов.
Огнезащитное вещество, по меньшей мере, одного из, по меньшей мере, слоя огнезащитного покрытия может иметь азотно-фосфорную основу. Это позволяет получить эффективное и высокоэластичное огнезащитное покрытие.
Огнезащитное вещество, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия может включать в себя, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из бората цинка, тригидрата алюминия, вспениваемого графита, полифосфата аммония, гидроксида магния, монтмориллонитовой глины и красного фосфора. Это позволяет регулировать огнезащитные характеристики покрытия, таким образом, чтобы сделать его пригодным для предполагаемого применения.
Предпочтительно связующий материал, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия может являться эластомерным полиуретаном, что позволяет получить высокогибкое огнезащитное покрытие с длительным сроком службы.
Связующий материал, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия может включать в себя, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из натурального каучука, этиленакрилового каучука, эпоксидированного натурального каучука, стирол-бутадиенового каучука, эластомерного полиуретана, этилен-пропилен-диен-модифицированного каучука, акрилонитрил-бутадиенового каучука, гидрогенированного акрилонитрил-бутадиенового каучука. Это позволяет регулировать упругое поведение и характеристики огнезащитного покрытия.
Предпочтительно, по меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия может быть негалогенированным, что позволяет получить нетоксичное покрытие, не воздействующее или слабо воздействующее на окружающую среду.
Предпочтительно эластомерное тело может быть изготовлено из термореактивного эластомера, что позволяет получить прочное долговечное эластомерное тело по разумной цене.
Эластомерное тело может быть изготовлено из натурального или синтетического полиизопрена, что позволяет обеспечить характеристики, пригодные для применения в подвесках и антивибрационных приспособлениях.
Эластомерное тело может содержать, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из полиизопрена, натурального каучука, этиленакрилового каучука, стирол-бутадиенового каучука, эластомерного полиуретана, этилен-пропилен-диен-модифицированного каучука, акрилонитрил-бутадиенового каучука, полихлоропрена, гидрогенированного акрилонитрил-бутадиенового каучука, эпоксидированного натурального каучука. Это позволяет регулировать характеристики эластомерного тела для предполагаемого применения.
Эластомерное тело можно предпочтительно применять в элементах подвески и антивибрационных элементах, в частности, там, где проблемы огня, дыма и токсичности имеют первостепенное значение.
Эластомерное тело можно предпочтительно применять на сухопутных транспортных средствах, плавучих судах или стационарном машинном оборудовании, в частности на рельсовых транспортных средствах и морских судах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже будут описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения с помощью примеров и со ссылками на прилагаемые схематические чертежи.
На фиг.1а представлен поперечный разрез эластомерного тела с одним слоем эластичного и огнезащитного покрытия.
На фиг.1b представлен поперечный разрез эластомерного тела с двумя слоями эластичных и огнезащитных покрытий.
На фиг.2 представлен общий вид элемента подвески в виде эластомерной пружины.
На фиг.3 представлен общий вид антивибрационного элемента в виде виброизоляционной опоры.
На фиг.4 представлен общий вид поезда, имеющего тележку, содержащую эластомерные пружины.
На фиг.5 представлен общий вид судовых двигателей, установленных на виброизоляционные опоры.
На фиг.6 представлен частичный вид двух судовых двигателей, установленных на виброизоляционные опоры.
На фиг.7 представлен график, демонстрирующий выделение оксида углерода в ходе эксперимента.
На фиг.8 представлен график, демонстрирующий выделение диоксида углерода в ходе эксперимента.
На фиг.9 представлен график, демонстрирующий интенсивность выделения дыма в ходе эксперимента.
На фиг.10 представлен график, демонстрирующий интенсивность тепловыделения в ходе эксперимента.
На фиг.11 представлен график, демонстрирующий остаточный процент потери массы в ходе эксперимента.
На фиг.12 представлен график, демонстрирующий среднюю интенсивность тепловыделения в ходе эксперимента.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1а представлено эластомерное тело в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Эластомерное тело 1 отформовано из каучука. Эластомерное тело прикреплено к двум металлическим пластинам 2, 3 путем вулканизации с применением специальных связующих. Металлические пластины 2, 3 применяют для прикрепления эластомерного тела к близлежащим структурам в любых случаях применения. Затем одну металлическую пластину 2 прикрепляют, например, к кузову вагона железнодорожного транспортного средства, а другую металлическую пластину 3, например, к тележке железнодорожного транспортного средства. Затем эластомерное тело покрывают одним слоем эластомерного огнезащитного покрытия 4. Толщина слоя составляет 80 мкм. Эластомерное огнезащитное покрытие 4 содержит вспениваемый графит в качестве огнезащитного вещества. Кроме того, эластомерное огнезащитное покрытие 4 содержит полиуретан в качестве связующего материала. Вспениваемый графит составляет 40% покрытия. Остальная часть, т.е. 60%, эластомерного огнезащитного покрытия состоит из полиуретана. Эластичность покрытия 4 превышает 100%. Покрытие 4 является негалогенированным.
При нанесении покрытия 4 на эластомерное тело 1 огнезащитное вещество и связующий материал смешивают в раствор с помощью органического растворителя. Затем раствор наносят на эластомерное тело 1 с помощью распылителя или любого другого соответствующего устройства для формирования огнезащитного покрытия 4. Это позволяет наносить покрытие на месте, когда эластомерное тело 1 установлено для любого случая применения, или раньше, при изготовлении эластомерного тела. В процессе отверждения покрытия 4 органический растворитель испаряется, оставляя в покрытии 4 только огнезащитное вещество и связующий материал.
На фиг.1b представлено эластомерное тело в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. В этом варианте осуществления эластомерное тело 1 также отформовано из каучука и прикреплено к двум металлическим пластинам 2, 3. Металлические пластины 2, 3 в этом варианте осуществления также применяют для крепления эластомерного тела 1.
Эластомерное тело 1 покрывают первым слоем 5 эластомерного огнезащитного покрытия. Затем первый слой 5 покрывают вторым слоем 6 эластомерного огнезащитного покрытия.
Первый слой 5 включает в себя огнезащитное вещество на азотно-фосфорной основе и полиуретан в качестве связующего материала. Огнезащитное вещество на азотно-фосфорной основе составляет 50% покрытия. Остальную часть, т.е. 50%, первого слоя 5 эластомерного огнезащитного покрытия составляет полиуретан. Толщина первого слоя 5 составляет 70 мкм. Эластичность первого слоя 5 превышает 200%.
Второй слой 6 эластомерного огнезащитного покрытия содержит вспениваемый графит в качестве огнезащитного вещества и полиуретан в качестве связующего материала. Вспениваемый графит составляет 40% покрытия. Остальную часть, т.е. 60%, второго слоя 6 эластомерного огнезащитного покрытия 4 составляет полиуретан. Толщина второго слоя 6 составляет 80 мкм. Эластичность второго слоя 6 превышает 100%.
Первый слой 5 и второй слой 6 также являются негалогенированными.
При нанесении первого слоя 5 и второго слоя 6 покрытия на эластомерное тело 1 огнезащитное вещество и связующий материал каждого из слоев 5, 6 смешивают в раствор с помощью органического растворителя. Затем каждый из растворов наносят на эластомерное тело 1 с помощью распылителя или любого другого соответствующего устройства для формирования первого слоя 5 и второго слоя 6 огнезащитного покрытия. В процессе отверждения первого слоя 5 и второго слоя 6 органический растворитель испаряется, оставляя в первом 5 и втором 6 слоях огнезащитного покрытия только огнезащитные вещества и связующие материалы. Первый слой 5 наносят и отверждают до нанесения на него второго слоя 6.
Элемент подвески в виде эластомерной пружины 10 представлен на фиг.2. Эластомерная пружина содержит эластомерное тело 1 и две металлические пластины 2, 3. Как описано выше, металлические пластины 2, 3 применяют для крепления эластомерного тела к близлежащим структурам. Эластомерное тело 1 покрыто эластомерным огнезащитным покрытием (не показано).
На фиг.3 представлен элемент подвесной системы в виде антивибрационной опоры 15. Антивибрационная опора имеет две металлические пластины 2, 3. Первая металлическая пластина 2 прикреплена к источнику вибраций. Источником вибраций может являться, например, двигатель плавучего судна или дорожного транспортного средства. Вторая металлическая пластина 3 применяется для крепления антивибрационной опоры к близлежащим структурам, например, к полу машинного отделения плавучего судна или к опорному элементу моторного отсека сухопутного транспортного средства. Антивибрационная опора содержит эластомерное тело 1, покрытое эластомерным огнезащитным покрытием (не показано).
На фиг.4 представлена секция поезда 20, имеющая тележку 21. Тележка оснащена системой подвески, содержащей эластомерные пружины 10. Пружины 10 применяют для демпфирования вибраций в тележке 21, что повышает плавность хода секции поезда 20. Обычно эластомерную пружину 10 применяют в сочетании с воздушной диафрагмой. В этом случае эластомерная пружина демпфирует низкочастотные движения, обычно имеющие высокую амплитуду, а воздушная диафрагма демпфирует высокочастотные движения, обычно имеющие низкую амплитуду. Следует отметить, что в этом случае и эластомерная пружина, и диафрагма покрыты огнезащитным покрытием.
На фиг.5 представлен судовой двигатель 25, установленный на нескольких антивибрационных опорах 15. Антивибрационные опоры 15 несут всю массу судового двигателя. Это означает, что вибрации, создаваемые двигателем 25, не передаются на близлежащие структуры 26, т.е. пол машинного отделения плавучего судна.
На фиг.6 частично представлены два судовых двигателя. Оба двигателя 25 установлены на антивибрационные опоры 15. Антивибрационные опоры прикреплены к полу 26 машинного отделения плавучего судна и к судовым двигателям 25.
Специалисту в данной области техники ясно, что множество различных модификаций описанных здесь вариантов осуществления настоящего изобретения можно осуществить без отклонения от сущности настоящего изобретения, ограниченной прилагаемой формулой изобретения.
Например, толщину огнезащитного покрытия 4 в однослойном варианте можно изменять в соответствии с необходимостью. Предпочтительно толщина огнезащитного покрытия составляет от 10 до 500 мкм, более предпочтительно от 50 до 110 мкм и наиболее предпочтительно приблизительно 80 мкм.
Например, толщину первого 5 и второго 6 слоев огнезащитного покрытия в двухслойном варианте можно изменять в соответствии с необходимостью. Предпочтительно толщина первого слоя 5 составляет от 10 до 500 мкм, более предпочтительно от 40 до 100 мкм и наиболее предпочтительно приблизительно 70 мкм. Предпочтительно толщина второго слоя 6 составляет от 10 до 500 мкм, более предпочтительно от 50 до 110 мкм и наиболее предпочтительно приблизительно 80 мкм.
Материалы слоев 4, 5, 6 в однослойном или двухслойном вариантах также можно изменять в соответствии с необходимостью. Можно, например, применять различные огнезащитные вещества, а также различные связующие материалы.
Например, в качестве огнезащитного вещества в огнезащитном покрытии 4, 5, 6 можно применять борат цинка, тригидрат алюминия, вспениваемый графит, полифосфат аммония, гидроксид магния, монтмориллонитовую глину и красный фосфор.
Например, в качестве связующего материала в огнезащитном покрытии 4, 5, 6 предпочтительно можно применять натуральный каучук, этиленакриловый каучук, эпоксидированный натуральный каучук, стирол-бутадиеновый каучук (SBR - от английского «styrene butadiene rubber»), эластомерный полиуретан, этилен-пропилен-диен-модифицированный каучук (EPDM - от английского «ethylene propylene diene modified»), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR - от английского «acrylonitrile butadiene rubber») и гидрогенированный акрилонитрил-бутадиеновый каучук (HNBR - от английского «hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber»).
Например, можно применять любую комбинацию указанных огнезащитных веществ и связующих материалов. Также можно смешивать эти вещества и материалы для получения различных свойств. Иными словами, в разных слоях 4, 5, 6 можно применять разные огнезащитные вещества и смеси веществ, и в разных слоях 4, 5, 6 можно применять разные связующие материалы и смеси материалов.
Материал эластомерного тела 1 также может варьироваться. Например, для получения тела 1 предпочтительно можно применять натуральный полиизопрен, синтетический полиизопрен, натуральный каучук, синтетический каучук, этиленакриловый каучук, стирол-бутадиеновый каучук (SBR), эластомерный полиуретан, этилен-пропилен-диен-модифицированный каучук (EPDM), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), полихлоропрен (CR - от английского «polychloroprene»), гидрогенированный акрилонитрил-бутадиеновый каучук (HNBR) и эпоксидированный натуральный каучук. Также можно смешивать различные материалы для получения соответствующей композиции для эластомерного тела 1.
Кроме того, можно изменять количество слоев 4, 5, 6. Например, можно применять трехслойную систему. В этом случае описанную выше двухслойную систему можно предпочтительно применять в качестве двух первых слоев 5, 6. Затем третий слой можно наносить поверх второго слоя 6. Третий слой может, например, содержать огнезащитное вещество на азотно-фосфорной основе в концентрации от 10 до 40%. Также в этом случае в качестве связующего материала можно применять эластомерный полиуретан. Концентрация предпочтительно может составлять от 50 до 70%. Добавление пигмента, например в концентрации от 1 до 20%, позволяет получить огнезащитное покрытие 4, 5, 6, лучше отражающее инфракрасное излучение и, таким образом, менее чувствительное к источникам лучистого нагрева. Если описанную выше композицию применяют в третьем слое, эластичность третьего слоя превышает 200%. Характерная толщина третьего слоя составляет 50 мкм. Ясно, что все указанные значения, приведенные для третьего слоя, можно изменять в соответствии с предполагаемым применением.
Можно также применять вместо металлических пластин 2, 3 пластины из любого другого соответствующего жесткого или гибкого материала, например композиционных материалов, полимеров и т.д. Также металлические пластины 2, 3 можно не применять, если эластомерное тело 1 можно прикрепить непосредственно к близлежащим конструкциям или не прикреплять совсем.
В приведенном описании эластомерное тело является объемным телом из эластомерного материала, однако эластомерное тело может также являться, например, диафрагмой, полым телом, телом, состоящим из нескольких эластомерных материалов, телом, состоящим из нескольких частей, и т.д.
Были проведены испытания, доказывающие эффективность огнезащитного покрытия. В процессе испытаний каучук с покрытием и без покрытия подвергали воздействию источника лучистого тепла в коническом калориметре. Это является стандартной процедурой в соответствии с международным стандартом ISO 5660, часть 1 и ISO 5660, часть 2.
В процессе испытаний тестируемый образец подвергали равномерному тепловому излучению. Тепловое излучение выделялось коническим электрическим нагревателем, помещенным рядом с образцом. Характерное тепловыделение нагревателя составляло от 10 до 100 кВт/м2. Испытания обычно проводили в условиях хорошей вентиляции, и образцы различных газов отбирали над образцом в измерительный колпак. Однако можно также испытывать образцы в условиях недостатка кислорода. Для воспламенения горючих газов, выделяемых испытываемым образцом в ходе испытаний, применяли искровой разряд.
Конический калориметр измеряет тепловыделение путем регистрации потребления кислорода. Этот способ основан на том, что теплоотдача многих горючих материалов, включая большинство натуральных и синтетических пластиков, каучуков и текстиля, почти всегда имеет постоянную величину, составляющую 13,6 кДж на один грамм потребленного кислорода. Также проводили измерения других газов, например, концентрации оксида углерода и диоксида углерода, а также измерения плотности дыма.
В ходе испытаний регистрировали выходные данные для потери массы, концентрации кислорода, концентрации оксида углерода, концентрации диоксида углерода, плотности дыма и выходящего потока пламени в зависимости от времени. Первичные данные обрабатывали и рассчитывали интенсивность тепловыделения и эффективную теплоту сгорания вместе со средними данными калориметрии, осуществленной путем регистрации потребления кислорода. Также рассчитывали выход горючих газов и дыма на один грамм сгоревшего образца.
На фиг.7-12 представлены графики, демонстрирующие значения различных измерений, и рассчитанные значения, полученные в ходе испытаний, при которых обычный каучук, т.е. каучук без покрытия, размером 100 мм × 100 мм и толщиной 6 мм, и каучук с покрытием подвергали лучистому нагреву 35 кВт/м2 в описанном выше коническом калориметре. Покрытие на каучук с покрытием наносили в соответствии с описанным выше однослойным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.7 представлено выделение оксида углерода в зависимости от времени. График показывает, что в течение первых четырех минут выделение оксида углерода для каучука с покрытием меньше, чем для каучука без покрытия.
На фиг.8 представлено выделение диоксида углерода в зависимости от времени. В течение первых пяти минут выделение диоксида углерода для каучука с покрытием меньше, чем для каучука без покрытия.
На фиг.9 представлена интенсивность выделения дыма (RSR - от английского «rate of smoke release») в зависимости от времени. График показывает, что в течение первых четырех минут выделение дыма для каучука с покрытием меньше, чем для каучука без покрытия.
На фиг.10 представлено сравнение интенсивности тепловыделения (HRR - от английского «heat release rate») каучука без покрытия и с покрытием. График ясно показывает, что в течение первых пяти минут тепловыделение каучука с покрытием меньше, чем каучука без покрытия.
На фиг.11 представлен остаточный процент потери массы в зависимости от времени. График показывает, что в период горения остаточная масса образца для каучука с покрытием больше, чем для каучука без покрытия.
На фиг.12 представлена средняя интенсивность тепловыделения (ARHE - от английского «average rate of heat emission») в зависимости от времени. График показывает, что в течение всего испытания средняя интенсивность тепловыделения для каучука с покрытием меньше, чем для каучука без покрытия.
Результаты исследований, представленные на фиг.7-12, показывают, что каучук с покрытием обеспечивает задержки выделения газов, дыма и тепла. Просуммировав все эти благоприятные задержки, можно легко понять, что огнезащитное покрытие 4, 5, 6 является эффективным и задерживает распространение огня. Ясно также, что огнезащитное покрытие 4, 5, 6 может вовсе предотвратить возгорание. Кроме того, испытания показали, что каучук с покрытием имеет пониженную потерю массы.
Все различия между каучуком без покрытия и каучуком с покрытием приведены в таблице 1. Испытания проводили на Конусном Калориметре в соответствии с ISO 5660, части 1 и 2, с приложением теплового потока 36 кВт/м2.
| Таблица 1 | |||
| Испытание | Ед. измерения | Каучук без покрытия | Каучук с покрытием |
| Время до возгорания | Секунды | 67 | 49 |
| Время до выброса пламени | Секунды | 474 | 593 |
| Общее количество выделенной теплоты | мДж/м2 | 137 | 136 |
| Средняя интенсивность тепловыделения | кВт/м2 | 341 | 251 |
| Макс. интенсивность тепловыделения (PHRR) | кВт/м2 | 491 | 481 |
| Время макс. тепловыделения |
Секунды | 170 | 349 |
| Максимальная средняя интенсивность тепловыделения (MARHE) | кВт/м2 | 132 | 102 |
При применении эластомерных тел 1 в замкнутых пространствах задержка распространения огня может иметь огромное значение для эвакуации людей. Например, если секция поезда 20 загорится внутри тоннеля, на эвакуацию людей останется больше времени, прежде чем атмосфера станет слишком токсичной и видимость слишком низкой. На практике, даже если пожар задерживается всего на пару минут, это позволяет спасти несколько жизней.
Та же ситуация возникает, если пожар начинается в машинном отделении плавучего судна, т.е. возможность задержки пожара также важна и в этом случае.
Также определяли предельный кислородный индекс каучука с покрытием и без покрытия. В этом случае оба однослойных варианта осуществления настоящего изобретения и двухслойный вариант испытывали в соответствии с ISO 4589-2 - Определение кислородного индекса. Результаты этих испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Испытание | Ед. измерения | Каучук без покрытия | Каучук с покрытием | Каучук с покрытием |
| Один слой | Два слоя | |||
| Предельный кислородный индекс | Кислород, % | 20 | 35 | 35 |
Цифры, приведенные в таблице 2, показывают, что каучук с покрытием имеет более высокий предельный кислородный индекс, т.е. для поддержания горения требуется больше кислорода. На практике это значит, что огнестойкость каучука с покрытием, состоящим из одного и двух слоев, превосходит огнестойкость каучука без покрытия.
1. Эластомерное тело (1), пригодное для применения в антивибрационных приспособлениях и подвесках, характеризующееся тем, что имеет, по меньшей мере, один слой эластичного и гибкого огнезащитного покрытия, покрывающего, по меньшей мере, часть тела (1), причем этот, по меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия является негалогенированным и содержит огнезащитное вещество и эластичный связующий материал, и огнезащитное вещество содержит расширяемый графит, причем эластичность, по меньшей мере, одного слоя покрытия превышает 20%.
2. Эластомерное тело (1) по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия содержит первый слой (5), нанесенный на и покрывающий, по меньшей мере, часть эластомерного тела (1), и второй слой (6), нанесенный на и покрывающий, по меньшей мере, часть первого слоя (5).
3. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что эластичность первого слоя (5) превышает эластичность второго слоя (6).
4. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что первый слой (5) содержит первое огнезащитное вещество, а второй слой (6) содержит второе огнезащитное вещество.
5. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что первый слой (5) содержит первый эластичный связующий материал, а второй слой (6) содержит второй эластичный связующий материал.
6. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что первый слой (5) и второй слой (6) содержат первое огнезащитное вещество.
7. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что первый слой (5) и второй слой (6) содержат первый связующий материал.
8. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один слой огнезащитного покрытия содержит третий слой, нанесенный на и покрывающий, по меньшей мере, часть второго слоя (6).
9. Эластомерное тело (1) по п.8, отличающееся тем, что третий слой является отражающим по отношению к инфракрасному излучению.
10. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что огнезащитное вещество, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия имеет азотно-фосфорную основу.
11. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что огнезащитное вещество, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия включает, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из бората цинка, тригидрата алюминия, расширяемого графита, полифосфата аммония, гидроксида магния, монтмориллонитовой глины и красного фосфора.
12. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что связующий материал, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия является эластомерным полиуретаном.
13. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что связующий материал, по меньшей мере, одного слоя огнезащитного покрытия (4, 5, 6) включает, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из натурального каучука, этиленакрилового каучука, эпоксидированного натурального каучука, стирол-бутадиенового каучука, эластомерного полиуретана, этилен-пропилен-диен-модифицированного каучука, акрилонитрил-бутадиенового каучука и гидрогенированного акрилонитрил-бутадиенового каучука.
14. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что оно изготовлено из термореактивного эластомера.
15. Эластомерное тело (1) по п.14, отличающееся тем, что оно изготовлено из натурального или синтетического полиизопрена.
16. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что оно включает, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из полиизопрена, натурального каучука, синтетического каучука, этиленакрилового каучука, стирол-бутадиенового каучука, эластомерного полиуретана, этилен-пропилен-диен-модифицированного каучука, акрилонитрил-бутадиенового каучука, полихлоропрена, гидрогенированного акрилонитрил-бутадиенового каучука и эпоксидированного натурального каучука.
17. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что оно является элементом подвески.
18. Эластомерное тело (1) по п.2, отличающееся тем, что оно является антивибрационным элементом.
19. Сухопутное транспортное средство, отличающееся тем, что оно содержит эластомерное тело (1) по любому из пп.1-18.
20. Плавучее судно, отличающееся тем, что оно содержит эластомерное тело (1) по любому из пп.1-18.
21. Стационарное машинное оборудование, отличающееся тем, что оно содержит эластомерное тело (1) по любому из пп.1-18.
