Способ получения огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, микрокапсулированный агент для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, способ его получения и способ создания огнезащитного вспучивающегося покрытия

Способ получения огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, микрокапсулированный агент для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, способ его получения и способ создания огнезащитного вспучивающегося покрытия

Реферат

Изобретение относится к способу создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, используемых для обеспечения огнезащиты деревянных и металлических конструкций, кабелей и других изделий.

Известно, что огнезащита обеспечивается путем нанесения на поверхность конструкции (материала) изделия специального состава. При этом на поверхности образуется огнезащитный слой, обладающий свойствами огнезащитного покрытия.

Вспучивающиеся краски и лаковые покрытия являются одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений в области разработки составов для огнезащиты металлических и деревянных конструкций (И.Г. Романенков, Ф.А. Левитес. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991, с. 207).

Огнезащитное действие таких покрытий (обработок) основано на том, что при определенной температуре, которая, как правило, ниже температуры воспламенения защищаемого материала или критической температуры металлических конструкций, происходит начало самопроизвольных химических реакций и физических процессов, приводящих к образованию вспененных теплоизолирующих слоев (кокса, твердеющего плава) и(или) выделению флегматизирующих и ингибирующих процесс горения продуктов. В результате чего при воздействии источников пламени и тепла предотвращается воспламенение, снижается интенсивность распространения пламени, увеличивается предел огнестойкости конструкций.

Для снижения горючести и пожаростойкости материалов и конструкций широко используют огнезащитные краски. Наиболее эффективными и перспективными из них являются органические покрытия вспучивающегося (интумесцентного) типа. Интумесцентная технология защиты изделий от воздействия пламени появилась сравнительно недавно и заключается в комбинации коксообразования и вспучивания лакокрасочного защитного покрытия под воздействием высоких температур. Образующийся вспененный ячеистый коксовый слой предохраняет окрашенную поверхность от воздействия теплового потока или пламени.

Огнезащитные вспучивающиеся краски представляют собой достаточно сложные многокомпонентные системы, поскольку в их состав, наряду с традиционными компонентами обычных красок, входят интумесцентные системы, включающие три основных компонента: катализатор коксообразования, коксообразующий и вспенивающий агенты (Vandersall H.L. Firea Flam. 1971. V. 2 April. P. 97-140). В качестве катализатора обычно используют фосфорсодержащие соединения и чаще всего аммоний полифосфат (АПФ). В качестве сырья для образования углеродного каркаса вспененного слоя, как правило, используют полиспирты, а в качестве порофоров - органические амины или амиды, выделяющие при повышенных температурах негорючие газы - углекислый, азот, аммиак, вспенивающие системы. Наиболее популярными из полиспиртов в таких составах является пентаэритрит, а из аминов - меламин.

Известно техническое решение, представляющее собой способ нанесения вспучивающихся составов на поверхность стальных конструкций (И.Г. Романенков, Ф.А. Левитес. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991, с. 242).

Сущность этого способа заключаются в том, что работы по нанесению вспучивающихся составов на поверхность стальных конструкций включают следующие технологические операции: подготовку поверхности, приготовление рабочего состава покрытия, нанесение покрытия.

Наиболее существенным недостатком этого способа является то, что со временем, учитывая степень влияния окружающей среды и других отрицательных факторов, отмеченные ранее защитные покрытия (обработки) теряют свои огнезащитные свойства, то есть подвержены «старению». Предусмотреть это явление в полной мере невозможно, так как потеря огнезащитных свойств может проходить без видимых проявлений (внешний вид покрытия практически не изменяется).

Для подтверждения сохранения огнезащитной эффективности при эксплуатации или ее утраты в настоящее время известны способы контроля эффективности (качества) огнезащитных покрытий, которые связаны с непосредственным механическим отбором образцов этих покрытий с объекта защиты или образцов материала с огнезащитной обработкой с последующим испытанием этих образцов на специальном переносном оборудовании (например, Способы и средства огнезащиты древесины. Руководство. М.: ВНИИПО, 1999, с. 34-38; Идентификация твердых веществ, материалов и средств огнезащиты при испытаниях на пожарную опасность, Инструкция. М.: ВНИИПО, 2004, с. 33).

Эти способы имеют существенный недостаток в том, что при механическом отборе образцов нарушается целостность огнезащитного покрытия, изделия, материала. В ряде случаев это может быть нежелательным, а в других случаях и просто неприемлемым. Для проведения испытания иногда требуются не менее шести образцов сравнительно больших размеров (200×50 см), что, в свою очередь, может привести к выходу из строя самого изделия.

Кроме того, эти методы контроля огнезащитных покрытий за счет отбора микрообразцов (30-50 мг) с последующей их «идентификацией» (Идентификация твердых веществ, материалов и средств огнезащиты при испытаниях на пожарную опасность. Инструкция. М.: ВНИИПО, 2004, с. 33) с использованием методов термогравометрии не объективны, так как рассчитаны на подтверждение некоторых исходных «идентификационных» параметров отобранной пробы путем сравнения. В качестве таких параметров, например, выступают температуры, при которых достигается фиксированная потеря массы образца огнезащитного покрытия в условиях испытания. Но значения этих параметров не связаны напрямую с огнезащитным эффектом покрытия, а предельные отклонения их не установлены.

Учитывая сложную и зачастую неоднородную структуру огнезащитных покрытий, установить строгую корреляцию между огнезащитной эффективностью и значением таких параметров невозможно.

Кроме того, снятые микрообразцы огнезащитного покрытия не могут характеризовать состояния покрытия в целом, так как его свойства во многом зависят от макроструктуры огнезащитного слоя и взаимного влияния огнезащитных слоев, подложки, макро- и микродефектов, диффузии и адгезионного взаимодействия (И.Г. Романенко, Ф.А. Левитес. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991, с. 207-216).

Известен способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия (Патент RU, №2352601 С2, D09 5/18, 20.04.2009 (D2), с. 5 описания, строки 2-7, 11-22, с. 9, строки 36-39, с. 10 строки 13-27, 50-52), принятый за прототип заявляемых способа нанесения микрокапсулированного агента на поверхность горючих и негорючих материалов и способа создания огнезащитного вспучивающегося покрытия.

Способ включает в себя последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидкокерамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³ и вспомогательные целевые добавки, затем на полученное покрытие при необходимости наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее наносят один или несколько слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия, и далее осуществляют окончательную сушку покрытия.

Однако получаемое покрытие имеет сложную конструкцию. Причем полые микросферы данного покрытия используются в качестве теплоизоляционного материала, а сама конструкция микросферы не приспособлена к размещению в ее ядре вещества, способного при нагревании значительно расширяться в объеме.

Известно техническое решение, представляющее собой микрокапсулированный огнегасящий агент и способ его получения, огнегасящий композиционный материал, огнегасящее покрытие из краски и огнегасящая ткань, содержащие такой агент (Патент RU, №2389525, 20.05.2010), принятое за прототип заявляемого микрокапсулированного агента для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов и способа его получения.

Указанный огнегасящий агент содержит микрокапсулу, содержащую размещенную внутри двухслойную сферическую полимерную оболочку, первый внутренний слой которой выполнен из полисилоксана, а второй наружный слой - из отвержденного желатина или его производного, ядро заполнено огнегасящей жидкостью. Причем при формировании микрокапсулы создают многослойную сферическую полимерную оболочку, обладающую способностью взрывоподобного разрушения при заданной температуре срабатывания микрокапсулированного огнегасящего агента.

Одним из способов реализации этого технического решения (пример 9) является создание огнегасящего покрытия из краски, содержащей диспергированный в ней микрокапсулированный огнегасящий агент. Микрокапсула приспособлена для взрывного высвобождения огнегасящих веществ в газообразном состоянии при нагревании до температуры 100-300°C. При этом высвобождение обеспечивается при взрывном разрушении оболочки вследствие перегрева содержащейся в ядре огнегасящей жидкости под воздействием тепла или пламени.

Однако данное техническое решение применяется для активного пожаротушения и не предназначено для создания огнезащитного покрытия, нанесенного на поверхность горючих и негорючих материалов, в течение длительного времени. Микрокапсулированный огнегасящий агент имеет сложную структуру многослойной сферической полимерной оболочки, что значительно удорожает его изготовление.

При создании настоящего изобретения было учтено, что возможности создания эффективного огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов далеко не исчерпаны. В частности, анализ современных теоретических представлений о механизме вспучивания и старения огнезащитных покрытий показывает, что необходимы новые подходы, решающие одновременно эти задачи с минимальными материальными затратами.

Основной задачей изобретения является повышение срока службы огнезащитного вспучивающегося покрытия, нанесенного на поверхность горючих и негорючих материалов, используемых при создании деревянных и металлических конструкций, кабелей и других изделий, за счет создания огнезащитного покрытия в виде микрокапсулированного агента, заполненного вспучивающимся веществом, образующим при нагревании вспучивающееся покрытие, который наносят непосредственно на защитный (антикоррозионный) слой перед его сушкой, а также создание упрощенной конструкции оболочки микрокапсулированного агента, позволяющей эффективно использовать, например, краску или порошок, обладающих вспучивающимися свойствами, находящуюся внутри оболочки микрокапсулы, причем предлагаемое огнезащитного покрытие на поверхности должно минимизировать процесс «старения» названного покрытия.

Дополнительной задачей изобретения является создание нового способа разрушения оболочки микрокапсулированного агента, заключающегося в нагреве и разрушении изнутри оболочки микрокапсулы непосредственно с помощью вспучивающегося вещества, заключенного в ядре микрокапсулы.

Сущность заявляемого способа получения огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов заключается в том, что, в способе, включающем подготовку поверхности, нанесение на нее первого слоя покрытия, нанесение на него второго слоя покрытия, содержащего вспучивающееся вещество, и сушку покрытия, второй слой огнезащитного покрытия наносят в виде матрицы, содержащей микрокапсулированный агент, оболочка которого заполнена вспучивающимся веществом, непосредственно на первый слой покрытия перед сушкой, а сушку покрытия производят при температуре ниже порога, при котором во вспучивающемся веществе, заключенном в ядре микрокапсулы, происходит начало самопроизвольных химических реакций и физических процессов, приводящих к вспучиванию вещества.

Сущность заявляемого микрокапсулированного агента для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов заключается в том, что в микрокапсулированном агенте, представляющем собой микрокапсулы, оболочка которых выполнена термически разрушаемой, в обычных условиях изолирует ядро от внешней среды и заполнена огнегасящим веществом, оболочка заполнена вспучивающимся веществом, обладающим при нагревании свойствами значительного увеличения в объеме с образованием газо- и парообразных веществ, разрушающим оболочку изнутри при ее нагреве.

Сущность заявляемого способа получения микрокапсулированного агента для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов заключается в том, что в способе, включающем формирование микрокапсулы, содержащей однослойную сферическую полимерную термически разрушаемую оболочку, и ядро, заполненное веществом, оболочку заполняют вспучивающимся веществом, обладающим при нагревании свойствами значительного увеличения в объеме с образованием газо- и парообразных веществ, разрушающим оболочку изнутри при ее нагреве.

Сущность заявляемого способа создания огнезащитного вспучивающегося покрытия, заключающемся в том, что в способе, включающем в себя одновременный нагрев оболочки микрокапсулы и заключенного в ее ядре вещества с последующим разрушением оболочки микрокапсулы, покрытие создают за счет объемного расширения заключенного в ядре микрокапсулы вспучивающегося вещества, при его нагреве до температуры, при которой происходит начало самопроизвольных химических реакций и физических процессов, и разрушения оболочки микрокапсулы изнутри, с равномерным распределением на поверхности вспучивающегося вещества.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом получения огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, обуславливается следующим.

Заполнение оболочки микрокапсулированного агента вспучивающимся веществом позволяет:

- заключить, например, вспучивающуюся краску в изолированное от окружающей среды замкнутое пространство, практически исключающее «старение» указанного агента;

- исключить из регламента проводимых работ контроль огнезащитных покрытий за счет отбора микрообразцов (30-50 мг) с последующей их «идентификацией» (Идентификация твердых веществ, материалов и средств огнезащиты при испытаниях на пожарную опасность. Инструкция. М.: ВНИИПО, 2004, с. 33);

- исключить неоднократное механическое изъятие образцов или фрагментов покрытия материалов изделия непосредственно с его поверхности, что позволяет сохранить целостность поверхности изделия.

Создание второго слоя огнезащитного покрытия в виде матрицы, содержащей микрокапсулированный агент, оболочка которого заполнена вспучивающимся веществом, непосредственно на первый слой покрытия перед сушкой, позволяет:

- нанести микрокапсулированный агент непосредственно на неподсохший (липкий) первый слой покрытия перед его сушкой. При этом следует отметить, что сами микрокапсулы имеет небольшую массу, поэтому удержать (зафиксировать) их на отмеченном неподсохшем (липком) первом слое покрытия в течение длительного времени за счет наблюдаемой адгезии перед его сушкой даже на наклонной или вертикальной поверхности различной конфигурации не представляет никаких проблем;

- значительно уменьшает время создания второго слоя огнезащитного покрытия при достижении указанного технического результата.

Осуществление сушки покрытия (после нанесения на поверхность второго слоя на первый) при температуре ниже порога, при котором во вспучивающемся веществе, заключенном в ядре микрокапсулы, происходит начало самопроизвольных химических реакций и физических процессов, приводящих к вспучиванию вещества, позволяет сохранить целостность огнезащитного покрытия в процессе его создания.

Технический эффект, реализуемый заявляемым микрокапсулированным агентом для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, обуславливается следующим.

Заполнение оболочки веществом, обладающим при его нагревании внутри оболочки свойствами значительного увеличения в объеме с образованием газо- и парообразных веществ, позволяет осуществить вскрытие оболочки за счет объемного расширения вещества у всех микрокапсул, находящихся на поверхности второго слоя огнезащитного покрытия, при этом образование вспененного теплоизолирующего слоя основано на медленном его «растекании» в межсотовое пространство.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом получения микрокапсулированного агента для создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, обуславливается следующим:

- образование огнезащитного покрытия после вскрытия при нагревании оболочки микрокапсулированного агента путем равномерного распределения названного вещества на поверхности позволяет создавать такое покрытие только при возникновении пожара.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом создания огнезащитного вспучивающегося покрытия, обуславливается следующим.

Разрушение оболочки микрокапсулы изнутри за счет объемного расширения вещества в ядре микрокапсулы сопровождается образованием огнезащитного вспучивающегося покрытия только в тех зонах нагретой поверхности, где созданы условия для запуска в ядре микрокапсулы самопроизвольных химических реакций и физических процессов.

Следует отметить, что в заявляемом техническом решении процесс объемного расширения вещества при его нагревании в ядре микрокапсулы является доминирующим, а образовавшиеся газо- и парообразные вещества только интенсифицируют процесс разрушения оболочки микрокапсулированного агента, причем часть газо- и парообразных веществ используется в качестве вспенивающихся агентов (газообразователей).

Образование огнезащитного покрытия после вскрытия при нагревании оболочки микрокапсулированного агента путем равномерного распределения названного вещества на поверхности позволяет создавать такое покрытие только при возникновении пожара.

Признаки, приведенные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, то есть являются существенными.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что автором изобретения не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа (для каждого независимого пункта изобретения), как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к достигаемому техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».

При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к огнезащитным покрытиям, в том числе известные огнегасящие полимерные покрытия и композиционные материалы, состоящие из полимерного связующего и микрокапсулированного пожаротушащего агента объемного действия, автоматически выделяющегося из материала при возникающем вблизи очаге пожара.

Известно техническое решение (Патент RU №2295370, A62C 3/00, 20.03.2007), в котором использованы тонкостенные герметичных капсулы, заполненные водой, доставляемые в очаг пожара.

Капсулы выполнены с размерами ~3÷5 мм (п. 1 расчетно-теоретического обоснования указанного ранее способа тушения пожаров). Нижняя граница этого диапазона определяется из условия, чтобы капсулы могли преодолевать сопротивление восходящих газовых потоков в пожаре и не увлекались ими вверх. Верхняя граница выбирается из условия возникновения паровых взрывов капсул до их падения на поверхность расположения источников горения (земля, поверхность жидкого горючего и т.п.). При тушении более мощных пожаров или при использовании других предлагаемых способов доставки капсул верхнее значение размера капсул может быть увеличено, но при этом следует учитывать, что в результате паровых взрывов капсул с размерами значительно больше 5 мм будут образовываться слишком крупные капельки ДВ и поэтому менее эффективные для тушения. Время нагрева до парового взрыва капсул с размерами ~3÷5 мм составляет от десятых долей секунды до нескольких секунд в зависимости от мощности пожара и выбора высшей точки навесной траектории. Выбранные размеры капсул обеспечивают достаточно глубокое проникание их в зону пожара (для частицы с плотностью воды и диаметром d=4 мм даже при относительно небольшой начальной скорости u₀=10 м/с длина торможения в зоне пожара составляет L_торм≈70 м).

Известен огнезащитный вспучивающийся материал для защиты металлических и неметаллических изделий (Патент RU №2260029, 10.09.2005), содержащий волокнистый слой и вспучивающийся при аварийном нагревании слой. Волокнистый слой изготовлен в виде трикотажного полотна, выполненного из растягивающегося материала из неорганических нитей с температурой плавления более 1150°C, причем волокнистый слой является внешним слоем, а вспучивающийся при аварийном нагревании слой расположен между волокнистым слоем и защищаемым изделием.

Однако названный материал имеет более сложную конструкцию, чем заявляемое техническое решение, а сам огнезащитный вспучивающийся материал для защиты металлических и неметаллических изделий можно самостоятельно размещать на горизонтальных поверхностях. На других поверхностях, например на вертикальных, требуется дополнительная фиксация с помощью удерживающих устройств.

Известно техническое решение, представляющее собой микрокапсулированный огнегасящий агент и способ его получения, огнегасящий композиционный материал, огнегасящее покрытие из краски и огнегасящая ткань, содержащие такой агент (Патент RU №2389525, 20.05.2010). Указанный огнегасящий агент содержит микрокапсулу, содержащую размещенную внутри двухслойную сферическую полимерную оболочку, первый внутренний слой которой выполнен из полисилоксана, а второй наружный слой - из отвержденного желатина или его производного, ядро заполнено огнегасящей жидкостью.

Одним из способов реализации этого технического решения является создание огнегасящего покрытия из краски (пример 9), содержащей диспергированный в ней микрокапсулированный огнегасящий агент. Следует отметить, что микрокапсулированный огнегасящий агент в виде порошка сначала смешивается с краской, а затем наносится на защищаемую поверхность с последующей сушкой.

В заявляемом техническом решении микрокапсулированный агент наносят непосредственно на первый слой покрытия перед его сушкой.

Микрокапсула (Патент RU №2389525, 20.05.2010) приспособлена для взрывного высвобождения огнегасящих веществ в газообразном состоянии при нагревании до температуры 100-300°C. При этом высвобождение обеспечивается при взрывном разрушении оболочки вследствие перегрева содержащейся в ядре огнегасящей жидкости под воздействием тепла или пламени. Содержание огнегасящей жидкости составляет 75-95% от массы всей микрокапсулы.

Для обеспечения испарения огнегасящей жидкости под воздействием тепла или пламени огнегасящая жидкость имеет температуру кипения в диапазоне 45-160°C. Для исключения отверждения огнегасящей жидкости за счет кристаллизации при хранении при низких температурах окружающей среды и разрушения оболочки микрокапсулы вследствие резкого уменьшения объема ядра огнегасящая жидкость должна иметь точку плавления минус 40°C или ниже.

Применение взрывоподобного разрушения оболочки, заполненной, например, вспучивающейся краской, приведет к тому, что при вскрытии оболочки произойдет разбрызгивание последней или образовавшегося вспененного теплоизолирующего слоя с нарушением, в конечном счете, целостности образующегося при пожаре огнезащитного вспучивающегося покрытия.

Известно применение огнетушащих порошков, обладающих повышенной огнетушащей и изолирующей за счет вспучивания на нагретых поверхностях способностью (http://www.innovaterussia.ru/project/blog/current/8382. А.В. Беловошин. Огнетушащий порошок, с повышенной изолирующей способностью нагретых поверхностей). Проведенный анализ научно-технической информации в области патентования и исследований в данной области (Патент RU №2220998, 2002, МПК C09D 123/08; патент RU №2232612, 2003, МПК A62D 1/00; патент RU №223588, 2003, МПК A62D 1/00) показал наличие возможности создания огнетушащего порошка, обладающего адгезией к нагретым поверхностям, способностью вспучивания адгезионного слоя и повышенной огнетушащей способностью.

Указанное свойство огнетушащего порошка можно применить, по мнению автора изобретения, при создании огнезащитного вспучивающегося покрытия на поверхности, так как огнетушащие порошки, как правило, обладают низкой стоимостью. Однако огнетушащие порошки имеют ряд недостатков, основным из которых является их склонность к слеживанию и комкованию (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е перераб.. М., Химия, 1979, с. 111). Для устранения этих недостатков в состав огнетушащих порошков вводятся необходимые добавки, что в целом отражается на их общей стоимости.

Кроме этого, при создании огнезащитного вспучивающегося покрытия на наклонной или вертикальной поверхности отмеченное ранее огнетушащее средство необходимо как-то удержать (зафиксировать) на поверхности. Отсюда следует, что одним из путей устранения отмеченных недостатков является заключение огнетушащего порошка в микрокапсулу, которую затем следует зафиксировать на поверхности, например, таким образом, как изложено в заявляемом техническом решении.

Данное свойство можно применить при создании огнезащитного вспучивающегося покрытия на поверхности, так как огнетушащие порошки, как правило, обладают низкой стоимостью. Однако огнетушащие порошки имеют ряд недостатков, основным из которых является их склонность к слеживанию и комкованию (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е перераб. М., Химия, 1979, с. 111). Для устранения этих недостатков в состав огнетушащих порошков вводятся необходимые добавки, что в целом отражается на их общей стоимости.

Кроме этого, при создании огнезащитного вспучивающегося покрытия на наклонной или вертикальной поверхности отмеченное ранее огнетушащее средство необходимо как-то удержать (зафиксировать) на поверхности. Отсюда следует, что одним из путей устранения отмеченных недостатков является заключение огнетушащего порошка в микрокапсулу, которую затем следует зафиксировать на поверхности, например, таким образом, как изложено в заявляемом техническом решении.

Известен огнегасящий полимерный композиционный материал (Патент RU №2161520, 10.01.2001). Действие материала основано на интенсивном выделении газообразного огнегасящего агента по достижении заданной температуры (в интервале 130-190°C в зависимости от состава композита). При повышении температуры происходят разрушение полимерной матрицы и резкий выброс в окружающую среду паров пожаротушащего вещества. Когда концентрация паров пожаротушащего агента достигает величины пороговой огнегасящей концентрации, возникшие очаги горения ликвидируются.

Однако применение данного технического решения, фактически являющегося автоматической установкой газового пожаротушения, в заявляемом случае невозможно по следующим причинам.

Разрушение полимерной матрицы в отмеченном изобретении основано на взрывоподобном принципе разрушения оболочек, в которые заключено пожаротушащее вещество.

Само пожаротушащее вещество меняет при нагревании свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и не приспособлено к созданию огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов.

Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченных ранее задачи, решаемых заявляемым техническим решением.

Осуществление технического решения, заложенного в получении огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, микрокапсулированном агенте для создания огнезащитного покрытия на поверхности названных материалов, способе его получения и способе создания огнезащитного вспучивающегося покрытия, может быть реализовано следующим образом.

При реализации заявляемого технического решения необходимо учитывать следующие сведения.

Известен огнегасящий полимерный композиционный материал (ОГПКМ) (Реактивный композиционный материал для систем подавления возгораний. Российское атомное сообщество.mht; Патент RU №2161520, 10.01.2001).

Материал является не только пассивным трудно сгораемым, но и реактивным, который реагирует на повышение температуры или огневое воздействие немедленным (без инерционным) выбросом в окружающую среду мощного газифицированного огнегасителя (ОГ), что приводит к быстрому (обычно за несколько десятков секунд) подавлению возгорания.

ОГПКМ представляет собой полимерную матрицу, наполненную микрокапсулами, содержащими жидкий высокоэффективный ОГ. Диаметр микрокапсул обычно составляет 150-300 мкм, содержание в них ОГ - 94-96 мас.%. Наличие оболочек микрокапсул обеспечивает возможность перегрева жидкого ОГ на 70-100°C выше температуры кипения, после чего происходит взрывоподобное разрушение оболочки, газификация и активный выброс ОГ в окружающее пространство. Регулированием состава матрицы и ОГ можно управлять температурой активной реакции ОГПКМ на внешнее воздействие в диапазоне температур от 160°C до 230°C.

Только при синхронизации процесса взрывного разрушения микрокапсул, сопровождающегося интенсивным выбросом паров пожаротушащего агента, и его достаточности для разрушения полимерной матрицы при повышении температуры за счет огневого воздействия (непосредственно или дистанционно), может быть достигнут эффект мощного выброса пожаротушащего агента в окружающую среду и соответственно подавление возникшего процесса горения. Если, в условиях огневого воздействия на ОГПКМ, полимерная матрица расплавится (например, в случае полиэтилена, полипропилена и других термопластичных полимеров), то будет потерян эффект "взрывного" разрушения материала и единовременного выброса паров пожаротушащего агента в зону пожара, а это неизбежно приведет к потере эффективности тушения. Если матрица слишком термостойка, несмотря на развивающуюся высокую температуру при воздействии огня, она (матрица) длительное время будет препятствовать интенсивному выбросу пожаротушащего агента и пожар успеет настолько развиться, что суммарное количество огнетушащего вещества окажется недостаточным для эффективного тушения.

Отсюда можно сделать вывод, что создаваемая матрица способствует доминированию процессу гашению огня за счет взрывоподобного разрушения оболочки.

В заявляемом техническом решении создаваемое огнезащитное покрытие способствует в соответствии с поставленными задачами доминированию процесса создания огнезащитного покрытия, а образовавшиеся при нагревании вспучивающегося вещества газо- и парообразные вещества только интенсифицируют процесс разрушения оболочки микрокапсулированного агента, причем часть газо- и парообразных веществ используется в качестве вспенивающихся агентов (газообразователей).

Описание заявляемого огнезащитного покрытия представлено в примере ее создания на плоской защищаемой поверхности, приведенном далее.

Известно техническое решение (Патент RU №2295370 С2, А62С 3/00, 20.03.2007 (D2)), в котором использованы тонкостенные герметичные капсулы, заполненные водой, доставляемые в очаг пожара.

Капсулы выполнены с размерами ~3÷5 мм (п. 1 расчетно-теоретического обоснования указанного ранее способа тушения пожаров). Нижняя граница этого диапазона определяется из условия, чтобы капсулы могли преодолевать сопротивление восходящих газовых потоков в пожаре и не увлекались ими вверх. Верхняя граница выбирается из условия возникновения паровых взрывов капсул до их падения на поверхность расположения источников горения (земля, поверхность жидкого горючего и т.п.). При тушении более мощных пожаров или при использовании других предлагаемых способов доставки капсул верхнее значение размера капсул может быть увеличено, но при этом следует учитывать, что в результате паровых взрывов капсул с размерами значительно больше 5 мм будут образовываться слишком крупные капельки ДВ и поэтому менее эффективные для тушения. Время нагрева до парового взрыва капсул с размерами ~3÷5 мм составляет от десятых долей секунды до нескольких секунд в зависимости от мощности пожара и выбора высшей точки навесной траектории. Выбранные размеры капсул обеспечивают достаточно глубокое проникание их в зону пожара (для частицы с плотностью воды и диаметром d=4 мм даже при относительно небольшой начальной скорости u₀=10 м/с длина торможения в зоне пожара составляет L_торм≈70 м).

Однако указанные капсулы не относятся к микрокапсулированному агенту по следующим причинам.

Известно (Давыдов А.Б. Микрокапсулирование / А.Б. Давыдов, В.Д. Солодовник // Энциклопедия полимеров; Ред. коллегия: В.А. Кабанов (глав. ред.) [и др.]. - Т. 2.: Л-И. - М.: Советская энциклопедия, 1974. - С. 247-258. Солодовник В.Д. Микрокапсулирование. - М.: Химия, 1980. - 216 с.), что микрокапсулирование - это процесс заключения мелких частиц вещества в тонкую оболочку пленкообразующего материала. В результате микрокапсулирования получают продукт в виде отдельных микрокапсул размером от долей микрона до сотен микрон. Капсулируемое вещество, называемое содержимым микрокапсул, активным или основным веществом, образует ядро микрокапсул, а капсулирующий материал составляет материал оболочек. Оболочки выполняют функцию разобщения частиц одного или нескольких веществ друг от друга и от внешней среды до момента использования.

Основной компонент микрокапсул - капсулируемое вещество - может находиться в любом агрегатном состоянии - жидком, твердом или газообразном (Айсина Р.Б., Казанская Н.Ф. Микрокапсулирование // Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. - Т. 6. - М.: Наука, 1986. - С. 6-52). Существующие методы обеспечивают возможность микрокапсулирования как лиофильных, так лиофобных материалов.

К настоящему времени осуществлено микрокапсулирование металлов, различных химических веществ (гидридов, солей кислот, оснований, многих классов органических соединений - как мономерных, так и высокомолекулярных), представляющих собой катализаторы, стабилизаторы, пластификаторы, масла, жидкое и твердое топливо, растворители, красители, инсектициды, пестициды, удобрения, лекарственные препараты, ароматизирующие вещества, пищевые добавки и волокна, а также ферментов и микроорганизмов. В состав содержимого микрокапсул может входить инертный наполнитель, являющийся средой, в которой диспергировалось вещество в процессе микрокапсулирования, или необходимый для последующего функционирования активного вещества.

Следует отметить, что в изобретении (Патент RU №2295370 С2, А62С 3/00, 20.03.2007 (D2)) оболочка капсулы заполнена огнетушащим веществом, обладающим при нагревании внутри оболочки свойствами значительного увеличения в объеме с образованием газо- и парообразных веществ, в обычных условиях изолированным от внешней среды, причем оболочка выполнена термически разрушаемой.

Согласно формуле указанного изобретения оболочка капсулы заполнена водой, которая, как известно (chemport.ru>Электронный справочник>data164.shtml) обладает одним из самых низких коэффициентов объемного расширения из приведенных данных в электронном справочнике.

Так, например, в этом источнике информации указано, что для воды коэффициент объемного расширения β=21·10⁵, а для бромистого эт