ДОСЛІДЖЕННЯ ВОГНЕЗАХИСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ІНТУМЕСЦЕНТНИХ РУЛОННИХ ПОКРИТТІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.12.2025.10Ключові слова:
вогнезахист, інтумесцентне покриття, терморозширюваний графіт, спучений графіт, пінококс, рулонний вогнезахисний матеріалАнотація
Забезпечення надійного та швидкого вогнезахисту будівельних конструкцій, інфраструктурних та оборонних об’єктів потребує застосування ефективних, технологічних мобільних засобів. Особливу актуальність набувають інтумесцентні рулонні покриття, здатні забезпечувати конструктивний і реактивний вогнезахист завдяки взаємодії волокнистих основ і спеціальних вогнезахисних композицій. Ці покриття відрізняються гнучкістю, легкістю нанесення та можливістю адаптації до різних умов експлуатації. Мета роботи – дослідження впливу графітових наповнювачів на вогнезахисну ефективність рулонних інтумесцентних вогнезахисних матеріалів на основі різних типів неорганічних підкладок (скловолокно, мінераловолокно, керамоволокно). Методами експерименту є приготування композицій на основі системи амоній поліфосфат (АРР) /меламін (МА) /пентаеритрит (РЕ) з варіативним додаванням терморозширюваного (EG) та спученого графіту (SG), формування рулонних покриттів, вогневі випробування за методом «пальника Бунзена». Доведено необхідність комбінування графітових наповнювачів з інтумесцентною системою для досягнення високих вогнезахисних характеристик рулонних реактивних покриттів. За результатами дослідження встановлено, що найбільш ефективні композиції містять EG до 5%, SG – не більше ніж 1%, а також містять сітку зі скловолокна як армувальний елемент. Такі покриття забезпечують стабільне інтенсивне спучення, утворення однорідного коксового шару й ефективну теплоізоляцію. Наукова новизна полягає в комплексному аналізі впливу рецептурних параметрів на термоізоляційні властивості покриттів, що дає змогу цілеспрямовано підходити до дизайну складу інтумесцентного покриття із заданими показниками вогнестійкості. Практична значущість дослідження пов’язана з можливістю впровадження розроблених рулонних засобів мобільного вогнезахисту, виробництво яких відсутнє в Україні.
Посилання
Аmir N., Ahmad F., Megat-Yusoff P.S.M. Study on the Fibre Reinforced Epoxy-Based Intumescent Coating Formulations and their Char Characteristics. Journal of Applied Sciences. 2011. Vol. 11. P. 1678–1687. https://doi.org/10.3923/jas.2011.1678.1687.
Amir N., Ahmad F., Megat Yusoff P.S.M. Char Strength of Wool Fibre Reinforced Epoxy-Based Intumescent Coatings (FRIC). Advanced Materials Research. 2013. Vol. 626. P. 504–508. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.626.504.
Brent K.M., T’ien J.S. Performance optimization of thin fire blankets by varying their radiative properties. Journal of Fire Sciences. 2022. Vol. 40 (1). P. 26–43. https://doi.org/10.1177/07349041211050328.
Chin W.K., Mulkern T.J., Tewarson A. Fire-Resistant and Fragment Penetration-Resistant Blankets for the Protection of Stored Ammunition. Aberdeen Proving Ground, MD: Army Research Laboratory, 2000. 71 p. [Електронний ресурс]. URL: https://archive.org/details/DTIC_ADA383514/page/n3/mode/2up (дата звернення: 14.03.2025).
Gernay T. Performance-based design for structures in fire: Advances, challenges, and perspectives. Fire Safety Journal. 2024. Vol. 142. 104036. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.104036.
Gravit M., Korolchenko D., Nedviga E., Portnov F., Diachenko S. Impact of jet fires on steel structures: application of passive fire protection materials. Fire. 2024a. Vol. 7. 281. https://doi.org/10.3390/fire7080281.
Gravit M., Prusakov V., Shcheglov N., Kotlyarskaya I. Fire protection of steel structures of oil and gas facilities: multilayer, removable, non-combustible covers. Fire. 2024b. No. 7. 86. https://doi.org/10.3390/fire7030086.
Kalafat K., Taran N., Plavan V., Bessarabov V., Zagoriy G., Vakhitova L. Comparison of fire resistance of polymers in intumescent coatings for steel structures. Eastern- European Journal of Enterprise Technologies. 2020. No. 4 (10 (106)). P. 45–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209841.
Kmeťová E., Kačíková D., Kačík F. The Effect of intumescent coating containing expandable graphite onto spruce wood. Coatings. 2024. Vol. 14. 490. https://doi.org/10.3390/coatings14040490.
Ma L., Song Q., Dong F., Yang H., Xia Z., Liu J. Effect of organic–inorganic mixed intumescent flame retardants on fire-retardant coating. Coatings. 2024. Vol. 14. 1034. https://doi.org/10.3390/coatings14081034.
Nolan D.P. Handbook of Fire and Explosion Protection Engineering Principles for Oil, Gas, Chemical, and Related Facilities. Westwood: Noyes Publications, 2019. 426 p.
Otáhal R., Veselý D., Násadová J., Zíma V., Němec P., Kalenda P. Intumescent coatings based on an organic-inorganic hybrid resin and the effect. Pigment & Resin Technology. 2011. Vol. 40 (4). P. 247–253. https://doi.org/10.1108/0369942111114732613.
Shiu B.C., Huang C.H., Yang H.L., Chen Y.S., Lou C.W., Lin J.H. Construction sheets made of high-performance flame-retardant nonwoven fabrics and combustion-resistant polyurethane foam: preparation process and property evaluations. Polymers. 2023. Vol. 15 (4). 953. https://doi.org/10.3390/polym15040953.
Steau E., Mahendran M., Poologanathan K. Experimental study of fire resistant board configurations under standard fire conditions. Fire Safety Journal. 2020. Vol. 116. 103153. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.103153.
Takahashi F. Fire blanket and intumescent coating materials for failure resistance. MRS Bulletin. 2021. Vol. 46. P. 429–434. https://doi.org/10.1557/s43577-021-00102-7.
Tewarson A., Wu P.K., Chin W.K., Shuford R. Fire Blankets for Munition Protection: Flame and Heat Blocking Properties of Advanced Materials. Army Research Laboratory, 2001. 55 p. [Електронний ресурс]. URL: https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADA387272.pdf (дата звернення: 12.02.2025).
Triantafyllidis Z., Bisby L. A. Fibre-reinforced intumescent fire protection coatings as a confining material for concrete columns. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 231. 117085. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117085.
Vakhitova L., Kalafat K., Vakhitov R., Drizhd V. Improving the fire-retardant performance of industrial reactive coatings for steel building structures. Heliyon. 2024. Vol. 10. e34729. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e34729.
Wang K., Le H. The development of cement-based, intumescent and geopolymer fire-retardation coatings for metal structures: a review. Coatings. 2023. Vol. 13. 495. https://doi.org/10.3390/coatings13030495.
Yasir M., Ahmad F., Yusoff P.S.M.M., Ullah S., Jimenez M. Latest trends for structural steel protection by using intumescent fire protective coatings: a review. Surface Engineering. 2019. Vol. 36 (4). P. 334–363. https://doi.org/10.1080/02670844.2019.1636536.
Zheng Z., Liu Y., Zhang L., Wang H. Synergistic effect of expandable graphite and intumescent flame retardants on the flame retardancy and thermal stability of polypropylene. Journal of Materials Science. 2016. Vol. 51 (12). P. 5857–5871. https://doi.org/10.1007/s10853-016-9887-6.
