Wykaz Projektów
Streszczenie

Nowe systemy recepturowe do produkcji ogniobezpiecznej elastycznej pianki poliuretanowej

Kierownik projektu: dr inż. Wojciech Zatorski

Streszczenie projektu:

 

Projekt I.B.09: Nowe systemy recepturowe do produkcji ogniobezpiecznej elastycznej pianki poliuretanowej

Okres realizacji:

1.01.2011 31.12.2013

Zadanie/etap 3.:

Opracowanie receptur elastycznych pianek poliuretanowych modyfikowanych związkami zmniejszającymi palność oraz nanocząsteczkami na podstawie pełnej charakterystyki badań bezpieczeństwa pożarowego. Publikacja

Główny wykonawca:

dr inż. Wojciech Zatorski − Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych

 

Celem bezpośrednim realizacji projektu było opracowanie nowych systemów recepturowych do produkcji ogniobezpiecznych elastycznych pianek poliuretanowych (PUR) z jednoczesnym użyciem wybranych związków zmniejszających palność oraz nanocząstek. Efektem końcowym prac rozwojowych jest opracowanie nowych systemów recepturowych oraz technologii procesów otrzymywania ogniobezpiecznych elastycznych pianek PUR. W wyniku prac przemysłowych pozyskano wiedzę na temat wpływu nowych synergicznych układów antypirenów (w tym nanocząstek) na zachowanie się
w warunkach pożaru nowo opracowanych produktów finalnych opartych na piankach opracowanych podczas prac rozwojowych.

 Podczas realizacji projektu przeprowadzono dobór klasycznych antypirenów używanych do syntezy elastycznych pianek PUR pod kątem zmniejszenia dymotwórczości oraz ograniczenia emisji szkodliwych substancji podczas palenia, z zachowaniem niskiej palności tworzywa. Podczas doboru związków FR (ang. flame retardant), ze względu na nowe trendy ekologiczne, ograniczono użycie antypirenów opartych na halogenopochodnych (związki bromu i chloru).

 Następnie opracowano technologię wprowadzania nanocząstek do matrycy polimerowej metodami mechanicznymi i ultradźwiękowymi. Przeprowadzono optymalizację otrzymywania nanokompozytów polimerowych na bazie elastycznych pianek poliuretanowych. Wybrane związki zmniejszające palność wykazywały się różną skutecznością działania w zakresie palności powierzchniowej nowo opracowanych pianek poliuretanowych. Najlepsze parametry bezpieczeństwa pożarowego mają systemy zawierające wielościenne nanorurki węglowe oraz wybrane glinokrzemiany warstwowe.

  Opracowano receptury i zsyntetyzowano 15 elastycznych pianek z jednoczesnym użyciem wybranych klasycznych związków zmniejszających palność i nanocząstek. W planowaniu tych receptur kierowano się skutecznością antypirenów oraz nanocząstek użytych w poprzednich etapach pracy. Przeprowadzono badania nad zachowaniem się w trakcie pożaru wszystkich 55 elastycznych pianek poliuretanowych zsyntezowanych w trakcie realizacji projektu. Do oceny skuteczności działania zastosowanych antypirenów zastosowano metodę palności powierzchniowej, metodę kalorymetru stożkowego, bombę kalorymetryczną oraz badania dymotwórczości wg normy polskiej i europejskiej. Na podstawie badań określono możliwość zastosowania nowo opracowanych receptur w kolejnictwie, zgodnie z nową normą europejską EN 45545:2013. Otrzymane nanokompozyty pianek poliuretanowych charakteryzują się zmniejszoną palnością w stosunku do tworzyw otrzymanych z dodatkiem klasycznych związków zmniejszających palność.

Najlepsze elastyczne PUR otrzymane z jednoczesnym zastosowaniem klasycznych FR i nanocząstek charakteryzują się dobrymi właściwościami pod względem bezpieczeństwa pożarowego, a więc średnią szybkością wydzielania ciepła MARHE poniżej 60 kW/m2, niewielkim stopniem wydzielania dymów wg normy PN-K-02501:2000 (średnią wartością natężenia oświetlenia w 4 min powyżej 20 lx oraz średnią wartością z pomiaru powyżej 18 000 lx∙s). Pianki poliuretanowe spełniają również wymagania dymowe wg normy ISO 5659. Wartość dopuszczająca zastosowanie pianek w taborze kolejowym to gęstość optyczna dymów, która powinna być poniżej 300 jednostek Ds. W wypadku 10 nowo opracowanych receptur osiągnięto taką wartość. Wybrane pianki charakteryzują się również małą wartością palności powierzchniowej. Po usunięciu źródła ognia gasną w czasie poniżej 50 s, a długość spalonej w trakcie badania próbki tworzywa nie przekracza 50 mm.

 

  Projekt I.B.09. Średnia szybkość wydzielania ciepła dla zastosowanych systemów antypirenów oraz nanocząstek

 

Przeprowadzone badania umożliwiły przygotowanie projektu zgłoszenia patentowego na najlepsze receptury elastycznych pianek poliuretanowych modyfikowanych związkami zmniejszającymi palność i nanocząstkami, a także opracowanie dokumentacji technicznej technologii wprowadzania nanocząstek do matrycy polimerowej metodami mechanicznymi oraz ultradźwiękowymi.

Wyniki badań zostały upowszechnione na 2 konferencjach naukowych o zasięgu krajowym oraz
1 artykule przygotowanym do czasopisma o zasięgu międzynarodowym.



Jednostka: Pracownia Bezpieczeństwa Chemicznego

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013