Горючесть пенопласта: Насколько горюч пенопласт и горит ли он?

Типы пенопласта и их характеристики

• Пенопласт
•  > 
• Статьи
•  > 
• Типы пенопласта и их характеристики

• Полистирольные пенопласты
• Полиуретановые пенопласты
• Полиэтиленовые пенопласты
• Поливинилхлоридные пенопласты

Пенопласты — общая категория вспененных или ячеистых пластмасс, или газонаполненных полимеров. Являются композиционным материалом с каркасом из полимерных пленок, которые образуют стенки и ребра ячеек, заполненных газом. Для классификации пенопластов используются различные критерии, включая реакцию на тепловое воздействие и структуру пор. Однако основным методом деления на типы является вид полимера, применяемого для получения материала.

Полистирольные пенопласты

Именно с пенополистиролом чаще всего ассоциируется термин «пенопласт». Его структура представляет собой большое количество круглых гранул, сцепленных между собой. По технологии производства выделяют беспрессовой (ПСБ) и прессовой пенополистирол (ПС). Главное отличие между двумя типами — более высокая прочность второго. В общем же любой качественный полистирольный пенопласт обладает отличными теплоизоляционными свойствами, долговечен и безопасен для человека (хотя в нем и содержится остаточный стирол, его концентрация не может привести к ухудшению здоровья).

К числу недостатков материала относится высокая горючесть, а также гигроскопичность, поскольку между гранулами имеются мельчайшие полости. При отрицательной температуре в них конденсируются пары из помещения, медленно разрушая пенопласт.

Полиуретановые пенопласты

Наиболее распространенный пример пенополиуретанов — поролон. Этот вид пенопласта очень эластичен, а также способен хорошо пропускать воздух и пар благодаря наличию открытых пор. Недостатки — недолговечность и токсичность при горении.

Полиэтиленовые пенопласты

Этот вид пенопластов отличает высокая эластичность, долговечность и отсутствие в составе токсичных веществ. Единственный недостаток — горючесть, хотя скорость горения несколько ниже, чем у других материалов. Наибольшее распространение получил экструзионный пенополиэтилен (ППЭ), выпускаемый в виде гибких полупрозрачных листов различной толщины.

Поливинилхлоридные пенопласты

Материал содержит до 56,8% связанного хлора, что значительно снижает его горючесть и позволяет отнести его к группе трудновоспламеняемых материалов. Данный тип пенопластов изготавливают как прессовым, так и беспрессовым способом, получая жесткий или эластичный ПВХ. Материал стоек к действию нефти и керосина, обладает хорошими тепло- и звукоизолирующими свойствами, долговечен и нетоксичен.

Вас может заинтересовать

Декоративные элементы

Политерм

Утепление пенопластом стен дачного дома

Где и для чего используются гранулы пенопласта?

Применение пенопласта для упаковки

Предыдущая запись >

Возврат к списку

Свяжитесь с нами. Заполнение формы займет не более 1 минуты.

Пенопласт ПСБ-С-15 1000x1000x40 (ДШВ,мм) — Производственная компания «ДИА» в Волжском

Описание

Пенополистирол (пенопласт) марки ПСБ-С-15 размером 1000x1000x40 (ДШВ,мм) самозатухающий, экологичный и не выделяет токсичных веществ, не стареет и не подвержен гниению, устойчив к воздействиям воды, спирта, слабых кислот и щелочей. Легко пилится и режется.

Пенопласт ПСБ-С-15 применяется для звукоизоляции и утепления конструкций, не подверженным механическим воздействиям и нагрузкам. В частности для утепления пространства между стропилами в скатной кровле, совмещённой кровле или пространства между стропилами на крыше без чердачного этажа. А так же для утепления бытовок, вагонов, контейнеров, хозяйственных построек, садовых и дачных домиков. Можно использовать пенополистирол ПСБ-С-15 для герметизации (теплоизоляции) стыков. Например, утеплять стыки подоконников.  В качестве упаковочного материала. Как для мебели, так и например для изготовления упаковки для различных товаров народного потребления, приборов, холодильников, радиоэлектронных устройств, посуды и т. п.

Базовые характеристики пенопласта:

  Класс горючести – ГЗ.
  Температура эксплуатации от -60 до +80 ˚C.
   Паропроницаемость – 0,05 МПа.
   Водопоглощение за сутки — до 2 %.
   Влажность — 1 %.

Места применения пенопласта:

  внутренние перегородки;
  межэтажные перекрытия;
  балконы и лоджии.
  фундамент и цоколь;
  фасады и кровли;

Пенополистирол (пенопласт) ПСБ-С-15 с размерами 1000x1000x40 (ДШВ,мм) долговечен, быстро монтируется, а также устойчив к воздействию влаги. Пенополистирол торговой марки ПК«ДИА» производится нами по всем требованиям и нормам. Пенопласт ПСБ-С-15 сертифицированная продукция, выпускается по ТУ 22.21.41-005-65568415-2022 и имеет сертификаты: соответствия, гигиенический и пожарный. На этот вид пенопласта предоставляется гарантия качества 12 мес (по ТУ)

Преимущества пенополистирола марки ПСБ-С-15

Стойкость к биологическому воздействию.
Сохранение стабильной структуры материала.
Легкий вес.

Огнестойкость.
Экологическая безопасность.
Простота обработки и монтажа.

Высококачественный пенопласт (пенополистирол) марки ПСБ-С-15 Вы можете приобрести на нашем сайте с доставкой во все региона России Белорусии, Казахстана и ближнего зарубежья. Производство ПК ДИА находится в Волжске это дает нам возможность обеспечивать транспортную доступность во все регионы одинаково вовремя.  

Характеристики

Пенополиуретан легко воспламеняется? Your Ultimate Guide

Полиуретановая пена универсальна для различных применений, от подушек для мебели до звукоизоляции. Уникальное сочетание свойств дает множество преимуществ. А как же его воспламеняемость?

Является ли отбеливатель горючим? Необходимые факты…

Пожалуйста, включите JavaScript

Является ли отбеливатель горючим? Факты, которые вам нужно знать

В этом блоге мы рассмотрим пожарную безопасность пенополиуретана и то, что вам нужно знать при его использовании в ваших проектах.

Содержание

• 1 Что такое пенополиуретан?
• 2 Пенополиуретан легко воспламеняется?
• 3 Является ли пенополиуретан пожаробезопасным?
• 4 Типы пенополиуретана
• 5 Воспламеняется ли пенополиуретан при высыхании?
• 6 Безопасен ли пенополиуретан
• 7 Негорючий пенопласт
• 8 Воспламеняемость полиуретана
• 9 Использование пенополиуретана
• 10 Как долго пары полиуретана токсичны?
• 11 Является ли пенополиуретан токсичным для газов?
• 12 Температура горения пенополиуретана
• 13 Токсичность пенополиуретана
• 14 Пенополиуретан для матрасов токсичен
• 15 Пенополиуретан Пожароопасность
• 16 Заключение

900 47

Что такое пенополиуретан?

Пенополиуретан — это тип пенопласта, который широко используется в различных областях. Он производится путем объединения двух компонентов, полиола и изоцианата, которые при смешивании реагируют с образованием пены.

Полученная пена легкая, прочная и универсальная, с различными свойствами, которые можно настроить в соответствии с конкретными требованиями применения.

Пенополиуретан может быть изготовлен в различных формах, включая гибкую, жесткую и распыляемую пену. Гибкая пена часто используется в обивке и постельных принадлежностях, в то время как жесткая пена обычно используется в изоляции, строительстве и упаковке.

Напыляемая пена используется для изоляции и герметизации воздуха в строительстве.

Пенополиуретан имеет ряд преимуществ перед другими видами пенопластов, в том числе превосходные теплоизоляционные свойства, высокое соотношение прочности и веса, а также устойчивость к влаге и химическим веществам.

Он также имеет широкие возможности настройки с широким диапазоном плотностей, твердости и других физических свойств, которые могут быть адаптированы для конкретных применений.

Пенополиуретан легко воспламеняется?

Короткий ответ — да; пенополиуретан легко воспламеняется. Он сделан из комбинации полиолов и изоцианатов, которые являются горючими веществами. Это означает, что пена может легко загореться и сгореть при воздействии тепла или открытого пламени.

Пенополиуретан — это тип пены, который обычно используется в производстве мебели, матрасов и других изделий. Он очень универсален и может использоваться в самых разных областях. Он также легкий и обладает отличными изоляционными свойствами.

Тем не менее, не все пенополиуретаны одинаковы. Различные пенопластовые изделия имеют разную степень воспламеняемости. Например, некоторые обработаны антипиренами, а другие нет. Тип пены и ее толщина также влияют на ее воспламеняемость.

Важно отметить, что пенополиуретан также легко воспламеняется при воздействии дыма или других источников тепла. Вот почему важно соблюдать меры пожарной безопасности, такие как не допускать открытого огня к пенопластовой мебели и использовать детекторы дыма.

 

При покупке мебели ищите изделия из пенопласта с маркировкой «огнестойкий» или «огнестойкий». Это указывает на то, что пена была обработана для снижения ее воспламеняемости. Также важно прочитать инструкции производителя, чтобы убедиться, что продукт безопасен в использовании.

Является ли пенополиуретан пожаробезопасным?

Пенополиуретан по своей природе не является огнеупорным и может быть легко воспламеняющимся , если не обработан огнезащитными химикатами. Горючесть пенополиуретана может варьироваться в зависимости от его плотности, структуры и химического состава.

Для повышения огнестойкости пенополиуретана производители часто добавляют при производстве огнезащитные химические вещества. Эти химические вещества могут помочь замедлить скорость горения и уменьшить количество дыма и токсичных газов, образующихся в случае пожара.

Однако даже при такой обработке пенополиуретан все еще может быть горючим и способствовать распространению огня.

Важно отметить, что огнестойкость пенополиуретана также может зависеть от его применения и монтажа.

Например, если пена используется в строительстве и не установлена ​​должным образом, она может оставить зазоры или воздушные карманы, которые могут создать пути для распространения пламени и дыма.

Типы пенополиуретана

Три основных типа пенополиуретана: гибкий, жесткий и напыляемый пенопласт. Каждый тип имеет уникальные свойства и используется для различных приложений.

Гибкий пенополиуретан: этот тип пеноматериала используется в различных областях, включая изготовление мебели, постельных принадлежностей и автомобильных сидений. Он мягкий, мягкий и может принимать различную форму и плотность. Гибкая пена также может использоваться в качестве звукового барьера, поглощая звуковые волны и уменьшая передачу шума.

Жесткий пенополиуретан: Жесткий пенопласт обычно используется для изоляции зданий, приборов и холодильных систем.

Он имеет структуру с закрытыми порами, которая обеспечивает превосходную теплоизоляцию, что делает его идеальным материалом для сохранения тепла в космосе или вне его. Жесткий пенопласт также может использоваться в строительстве для структурных применений, таких как стеновые панели или кровля.

Распыляемая полиуретановая пена: этот тип пены наносится в виде жидкости и быстро расширяется, заполняя щели и полости, создавая воздушную изоляцию, которая помогает повысить энергоэффективность и качество воздуха в помещении.

Напыляемая пена обычно используется для изоляции, герметизации воздуха и кровли. Он может быть как с открытыми, так и с закрытыми ячейками, в зависимости от предполагаемого использования.

Воспламеняется ли пенополиуретан в сухом виде?

Короткий ответ — нет; пенополиуретан не воспламеняется в сухом виде.

Однако он может воспламениться при воздействии достаточного количества тепла или пламени. Вот почему важно понимать рейтинг огнестойкости материала, который вы используете, и придерживаться любых правил безопасности или строительных норм и правил при его установке.

Пенополиуретан изготовлен из комбинации химических веществ и других материалов, включая изоцианаты, которые легко воспламеняются.

Но когда эти химические вещества смешиваются на производстве, они становятся стабильными и нереактивными. Это означает, что после изготовления пены она больше не воспламеняется.

Что касается безопасности пенополиуретана, важно учитывать степень огнестойкости материала.

Полиуретановая пена обычно относится к Классу 1, уровню огнестойкости А, что означает, что она обладает высокой устойчивостью к огню и не нанесет значительного ущерба элементам конструкции в случае пожара.

Также важно отметить, что пенополиуретан не воспламеняется в сухом виде, но может стать горючим при воздействии экстремальных температур или пламени.

Поэтому важно соблюдать необходимые меры предосторожности при установке, использовании или хранении пенополиуретана. Это включает в себя обеспечение того, чтобы он не размещался рядом с любым источником тепла или в зоне, где он может воспламениться.

Безопасен ли пенополиуретан

Ответ: да. Пенополиуретан безопасен для использования в вашем доме и офисе. Это нетоксичный материал, который устойчив к возгоранию и не выделяет вредных химических веществ.

Пена также гипоаллергенна, что делает ее отличным выбором для людей с аллергией и повышенной чувствительностью.

Что касается комфорта пенополиуретана, то это один из лучших материалов на рынке. Он мягкий, поддерживающий и дышащий, что делает его отличным выбором для тех, кто хочет расслабиться после долгого дня.

Он также помогает обеспечить достаточную поддержку вашего тела, снижая риск развития болей в долгосрочной перспективе.

Долговечность пенополиуретана также впечатляет. Он может противостоять износу с течением времени и не сплющивается и не ломается так быстро, как другие материалы. Это делает его идеальным для тех, кто ищет долговечную подушку или матрас.

Что касается безопасности, пенополиуретан также прошел строгие испытания. Он был протестирован на безопасность Комиссией по безопасности потребительских товаров США и сертифицирован как огнестойкий. Кроме того, пена соответствует или превосходит стандарты, установленные Министерством сельского хозяйства США и Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

Негорючая пена

Негорючая пена — это тип пены, устойчивый к огню, который не воспламеняется и не распространяет пламя. Негорючая пена часто используется в тех случаях, когда важна пожарная безопасность, например, для изоляции зданий, интерьеров самолетов и автомобильных компонентов.

Существует несколько различных типов негорючей пены, каждая из которых имеет свои свойства и преимущества. Некоторые распространенные типы негорючей пены включают:

Минеральная вата: Минеральная вата изготавливается из каменных или шлаковых волокон и отличается высокой огнестойкостью. Он широко используется в изоляции зданий, так как обеспечивает отличную теплоизоляцию и огнестойкость.

Керамическая пена: Керамическая пена изготавливается из керамических волокон или частиц и отличается высокой огнестойкостью. Он используется в высокотемпературных приложениях, таких как футеровка печей и выхлопных систем.

Фенольная пена: Фенольная пена изготавливается из фенольной смолы и обладает высокой огнестойкостью. Он обычно используется в изоляции зданий, а также в салонах самолетов и других транспортных средствах.

Вспененный полиизоцианурат: Вспененный полиизоцианурат представляет собой тип жесткой пенной изоляции, обладающей высокой огнестойкостью. Он широко используется в кровельных работах, так как обеспечивает отличную теплоизоляцию, а также огнестойкость.

Воспламеняемость полиуретана

Чтобы понять воспламеняемость пенополиуретана, важно понимать характеристики самого материала.

Пенополиуретан представляет собой синтетический материал, состоящий из молекул полиуретана или полиуретана, соединенных друг с другом в цепочечную структуру.

Молекулы легко воспламеняются и могут легко загореться.

При воздействии источника воспламенения, такого как пламя или искра, молекулы пенополиуретана могут быстро воспламениться. Когда материал горит, он производит много дыма и может быстро распространять огонь. Огонь также может распространиться на близлежащие материалы, такие как дерево, ткани и пластик.

 

Что касается безопасности изделий из пенополиуретана, производители обязаны использовать антипирены. Эти антипирены помогают замедлить распространение огня. Они также уменьшают дым и предотвращают распространение огня на другие материалы.

Пенополиуретан Применение

Полиуретан — это универсальный материал, который находит множество применений в различных отраслях промышленности. Некоторые распространенные применения полиуретана включают:

Изоляция: Пенополиуретан широко используется в качестве изоляционного материала в зданиях, холодильниках и других устройствах. Он обеспечивает отличную теплоизоляцию и очень эффективно снижает потребление энергии.

Мебель: Пенополиуретан обычно используется в производстве мебели, включая диваны, стулья и матрасы. Он обеспечивает удобный амортизирующий материал и может быть адаптирован к различным формам и плотности.

Автомобилестроение: 9Полиуретан 0050 широко используется в автомобильной промышленности для различных применений, таких как сиденья, приборные панели и бамперы. Это легкий и прочный материал, способный выдерживать суровые условия окружающей среды.

Обувь: Полиуретан используется в производстве обуви и другой обуви. Это прочный и удобный материал, которому можно придавать различные формы и размеры.

Покрытия: Полиуретановые покрытия защищают поверхности от коррозии, истирания и химических повреждений. Они обычно используются на этажах, мостах и ​​другой инфраструктуре.

Клеи: Полиуретановые клеи используются в различных отраслях промышленности, включая строительство, автомобилестроение и аэрокосмическую промышленность. Они обеспечивают прочное и долговечное соединение, способное выдерживать высокие нагрузки и условия окружающей среды.

Как долго пары полиуретана токсичны?

Продолжительность действия токсичных паров пенополиуретана зависит от нескольких факторов, таких как размер пены, вентиляция помещения, тип пены и процесс нанесения.

Свеженанесенный или отвержденный пенополиуретан может выделять токсичные пары, которые могут вызывать раздражение дыхательных путей, головные боли, головокружение и другие симптомы. Эти пары в первую очередь связаны с выделением изоцианатов, ключевого компонента пены.

Токсичные пары пенополиуретана обычно могут сохраняться от нескольких часов до нескольких дней после нанесения пены. Однако продолжительность может варьироваться в зависимости от факторов, упомянутых выше.

Чтобы свести к минимуму воздействие токсичных паров пенополиуретана, важно следовать инструкциям производителя по применению и обеспечивать хорошую вентиляцию помещения во время и после нанесения.

При работе с пеной или ее нанесении важно использовать соответствующие средства индивидуальной защиты, такие как респиратор, перчатки и защитные очки.

Является ли пенополиуретан токсичным для газов?

Короткий ответ: это зависит. Как и многие синтетические материалы, пенополиуретан может выделять определенные летучие органические соединения (ЛОС), которые представляют собой химические соединения, которые могут быть вредными при вдыхании.

Однако важно отметить, что пенополиуретан — не единственный материал, который может выделять летучие органические соединения. Другие материалы, включая натуральные материалы, такие как дерево, также могут выделять газы.

Как правило, выделение газов из полиуретановой пены наиболее вероятно, когда пена новая и все еще выделяет какие-либо остаточные химические вещества, используемые при ее производстве.

Через некоторое время пена перестанет выделять газы и станет безопасной для использования. Чтобы ускорить процесс, можно проветрить пену, оставив ее на несколько дней в хорошо проветриваемом помещении.

Чтобы свести к минимуму возможность выделения газов, ищите мебель, постельное белье и другие предметы, изготовленные без пенополиуретана.

Доступно множество вариантов, включая натуральную латексную пену, шерсть и хлопок. Кроме того, вы можете найти мебель и постельные принадлежности из полиуретановой пены с низким содержанием летучих органических соединений, поскольку некоторые производители теперь предлагают версии своих пенопластовых изделий с низким содержанием летучих органических соединений.

Температура горения пенополиуретана

Температура горения пенополиуретана зависит от конкретного типа пены и условий, при которых она горит. Пенополиуретан – это горючий материал, который воспламеняется и горит при относительно низких температурах.

Изоляция из жесткого пенополиуретана, например, обычно имеет температуру термического разложения около 390–430°C (734–806°F). Однако он может тлеть и выделять токсичные газы, такие как угарный газ и цианистый водород, при гораздо более низких температурах.

Гибкий пенополиуретан, с другой стороны, может начать воспламеняться и гореть при более низких температурах, обычно около 300–350°C (572–662°F). Когда он горит, он может выделять значительное количество тепла, дыма и токсичных газов.

Является ли пенополиуретан токсичным

Хорошая новость заключается в том, что ответ отрицательный. Пенополиуретан не токсичен. Это 100% искусственный материал, созданный путем объединения двух химических веществ, полиолов и изоцианатов, и он считается безопасным.

Материалы, используемые для изготовления пенополиуретана, также используются в других повседневных продуктах, таких как краски, клеи и изоляция.

Но хотя пенополиуретан сам по себе не токсичен, с ним все же связаны некоторые потенциальные риски для здоровья. Во-первых, это синтетический материал, который может выделять в воздух летучие органические соединения (ЛОС).

ЛОС представляют собой выбросы определенных твердых или жидких веществ, которые могут вызвать краткосрочные проблемы со здоровьем, такие как головные боли, тошнота и раздражение глаз, носа и горла.

Хорошей новостью является то, что летучие органические соединения, выделяемые пенополиуретаном, считаются относительно низкими. В большинстве случаев уровни значительно ниже пределов, установленных Агентством по охране окружающей среды (EPA). Кроме того, летучие органические соединения, выделяемые из пенополиуретана, обычно возникают в процессе производства, а не из самой пены.

Пенополиуретановый матрас Токсичный

Пенополиуретан представляет собой синтетическую пену на нефтяной основе, изготовленную из комбинации химических веществ, включая изоцианаты.

Эти химические вещества часто используются для обеспечения комфорта и поддержки в матрасах, но они также могут нанести вред здоровью. Изоцианаты могут вызывать аллергические реакции, раздражение кожи и проблемы с дыханием. Они также могут выделять в воздух летучие органические соединения (ЛОС), которые могут быть опасны.

Важно знать о рисках для здоровья, связанных с матрасами из пенополиуретана и другими типами матрасов.

Если вы подумываете о покупке матраса, ищите матрас из натуральных материалов. Органический латекс, шерсть и хлопок — отличные альтернативы пенополиуретану.

 

Также важно знать о гарантии производителя и убедиться, что вы получаете качественный продукт. Ищите продукты, сертифицированные независимой лабораторией по безопасности и производительности.

Ищите сертификаты, такие как CertiPUR-US, программа сертификации пеноматериалов, отвечающих строгим экологическим, санитарным и эксплуатационным критериям.

Пенополиуретан Опасность возгорания

Пенополиуретан может быть пожароопасным, если его неправильно установить или использовать неправильно. Пенополиуретан легко воспламеняется и легко воспламеняется при воздействии источника тепла.

Когда пенополиуретан горит, он может выделять токсичный дым и газы, в том числе угарный газ и цианистый водород, которые могут быть смертельными.

В дополнение к риску возгорания пенополиуретан также может способствовать распространению огня, так как он может выделять горящие капли, которые могут распространять огонь на другие участки.

Важно использовать огнестойкий пенополиуретан, устойчивый к огню и дыму, чтобы снизить риск возгорания.

Кроме того, важно убедиться, что пенопласт уложен правильно и что нет зазоров или зазоров, позволяющих циркулировать воздуху и распространять огонь.

В местах, где используется пенополиуретан, например, в строительстве или изоляции, также важно иметь адекватные меры пожарной безопасности, включая дымовую сигнализацию, огнетушители и спринклерные системы.

Соблюдение всех правил техники безопасности и рекомендаций по обращению с пенополиуретаном и его использованию важно для снижения риска возгорания и обеспечения безопасной рабочей и жилой среды.

Заключение

Пенополиуретан легко воспламеняется и может быть пожароопасным при неправильной установке или использовании. Он может легко воспламеняться при воздействии источника тепла и выделять токсичный дым и газы при горении, включая угарный газ и цианистый водород.

Чтобы снизить риск возгорания, важно использовать огнестойкий пенополиуретан, специально предназначенный для защиты от пламени и дыма, и обеспечить правильную установку пены без зазоров или пространств, которые могут позволить воздуху циркулировать и распространять огонь.

Адекватные меры пожарной безопасности, такие как дымовая сигнализация, огнетушители и спринклерные системы, также должны быть на месте, где используется полиуретановая пена.

Аарон

Привет, я Аарон Смит, пожарный и создатель Firefighterline.com, веб-сайта, который предлагает первоклассные учебные курсы для пожарных организаций. После окончания учебы я быстро поднялся по служебной лестнице в пожарной службе и в конце концов стал капитаном одной из самых загруженных пожарных служб в штате.

Klausbruckner & Associates News » Опасность возгорания пенополиуретана

Известно, что возгорание пенополиуретана приводит к очень высокой скорости выделения тепла и чрезвычайно токсичным дымам. В результате эти типы пожаров создают уникальные проблемы для жизни, пожарных, безопасности имущества и тушения пожаров. В этом исследовании пожары пенополиуретана и процессы их горения исследуются с использованием симулятора динамики огня. Прогнозы программного инструмента были подтверждены результатами испытаний экспериментальных ожогов. Сравнение между моделированием и огневыми испытаниями продемонстрировало беспрецедентно хорошую корреляцию. Это легло в основу этого исследования, подтверждающего модель и обеспечивающего надежное понимание природы и последовательности различных происходящих событий горения.

Прогнозы модели будут использоваться для оценки воздействия возгораний пенополиуретана на возможности систем противопожарной защиты, например, влияние образования дыма или время срабатывания спринклеров.

Обновление, сентябрь 2015 г.: после публикации этой статьи исследование пожаров ППУ было расширено, чтобы получить дополнительные сведения о характере их горения и связанных с ними процессах горения. Обновления этой статьи более подробно обсуждаются ниже, см. внизу этой страницы.

 

Введение

Изделия на основе пенополиуретана (ППУ) используются во множестве предметов домашнего обихода, таких как матрасы, обивка, постельное белье и детские манежи. В результате они стали обычным явлением не только в жилых, но и в складских и коммерческих помещениях.

Известно, что в условиях пожара эти типы продуктов выделяют очень высокую скорость тепловыделения, что, в свою очередь, может представлять значительные проблемы для пожаротушения, а также пожарной безопасности и безопасности зданий. В частности, при оценке возможностей систем противопожарной защиты представляет интерес влияние распространения огня и образования дыма при возгорании ППУ и ​​его влияние на время срабатывания спринклеров и системы контроля дыма.

Использование компьютерного моделирования пожаров

Компьютерное моделирование пожаров часто является очень экономичным и выполнимым методом анализа пожаров для конкретного сценария и набора условий. Однако пожары и связанные с ними процессы горения основаны на физически сложных и комплексных явлениях. Таким образом, использование инструментов компьютерной гидродинамики (CFD) требует хорошего понимания всех задействованных физических процессов.

При этом важно знать ограничения применяемых численных процедур. Однако при правильном моделировании сценариев пожара окончательные прогнозы могут быть очень близки к фактическим последствиям пожара. Затем прогнозы этих моделей можно использовать для объяснения последовательности и возникновения различных событий в процессе горения, а также их влияния на окружающую среду. Это часто дает понимание, которое иначе невозможно получить.

FDS, сокращение от Fire Dynamics Simulator, используется в этом исследовании и является одним из ведущих программных инструментов CFD в отрасли противопожарной защиты. Он специально разработан для исследования широкого спектра сценариев пожаров.

Цель и подход

Рис. 1. Огневые испытания NIST: скорость тепловыделения.
(Щелкните, чтобы увеличить)

Целью данного исследования является моделирование динамики пожара, т. е. распространения пламени, роста пламени и результирующей скорости тепловыделения для горизонтально расположенных материалов на основе ППУ, а также сравнение прогнозов с фактическими испытаниями на возгорание, проведенными NIST ( Национальный институт стандартов и технологий). Для достижения этой основной цели модель должна включать критические процессы горения, которые происходят во время небольших и крупных пожаров ППУ.

NIST провел экспериментальные испытания на сжигание ¹ на плитах пенополиуретана толщиной 4 дюйма (10 см) и шириной 4 фута х 4 фута (1,2 м х 1,2 м). Результаты этих испытаний на сжигание используются для сравнения с моделью, разработанной для имитации распространения пламени, тепловых потоков и образования дыма с течением времени (рис. 1).

Модель

Рис. 2. Фронт пламени и температурный профиль вдоль центральной линии во время горения полиола. (Щелкните, чтобы увеличить)

Модель вычислительной гидродинамики (CFD) разработана на основе FDS версии 5.5. FDS — это программный инструмент для CFD с малым числом Маха. Другими словами, можно моделировать только пожары, а не взрывы (дефлаграции или детонации). При моделировании пожаров ППУ необходимо внимательно изучить процесс производства ППУ, чтобы лучше понять некоторые важные детали процесса горения. Во время изготовления / производства для создания пены используются два основных материала:

·  Изоцианат (обычно толуолдиизоцианат, ТДИ)
·  Полиэфир Полиол.

Соотношение этих двух материалов составляет примерно одну треть ТДИ и две трети полиола. Коммерческие пены могут также содержать другие ингредиенты, такие как поверхностно-активные вещества и антипирены. Фактически, эти дополнительные ингредиенты могут влиять на физические свойства и свойства горения ППУ.

В процессе горения пена распадается на свои исходные составляющие, а именно ТДИ и полиол, и, в конечном счете, на кокс. Для этого исследования в экспериментальных огневых испытаниях использовался коммерчески доступный, гибкий, негорючий полиэфирный пенополиуретан.0368 1 . Свойства материала были получены в ходе мелкомасштабных (микрокалориметрических) экспериментов, проведенных ¹ , и из литературы.

Таблица 1. Свойства материала ППУ

Свойство	Пенополиуретан	Толуолдиизоцианат	Полиэфирполиол
Плотность	27 кг/м 3 или 1,7 фунт/фут 3	1210 кг/м 3 или 75,5 фунт/фут 3	1012 кг/м 3 или 63,2 фунт/фут 3
Теплота сгорания	27100 кДж/кг или 11660 БТЕ/фунт	9600 кДж/кг или 4130 БТЕ/фунт 7530 БТЕ/фунт

Дополнительные свойства материала можно найти в ссылке ¹

На основе свойств материала в Таблице 1 для данного исследования разработана многослойная модель с двумя материалами (т. моделируется). Количество ячеек, применяемых в моделях FDS при разработке, колеблется от полумиллиона до четырех миллионов ячеек. Моделирование выполняется на специальном компьютере с двенадцатью процессорами Intel XEON с использованием версии FDS для параллельных вычислений.

Первоначальные усилия по моделированию включали моделирование процесса горения для каждого из отдельных горючих материалов, ТДИ и полиола соответственно. Этот шаг оказался решающим для создания реалистичной отправной точки для сборки по существу двухфазной модели горения, имитирующей разложение ППУ обратно на ТДИ и полиол при воспламенении.

 

Обсуждение результатов

Для целей данного обсуждения весь процесс горения разделен на три фазы.

Рис. 3. Скорости тепловыделения при имитации и испытаниях на огнестойкость.

TDI Горение

После возгорания плиты ППУ вдоль одного края плиты огонь распространяется радиально наружу. Из экспериментов ¹ по горению ППУ известно, что первым будет гореть ТДИ, а после его израсходования начнет гореть Полиол. Во время горения в этой фазе скорости тепловыделения медленно увеличиваются, а затем выравниваются, когда достигается начало фазы горения полиола.

Прибл. 180 с и скорости выделения тепла (HRR) примерно 0,68 млн БТЕ/ч (200 кВт) (рис. 3), прогнозируемый фронт пламени распространился по поверхности пены, и огонь полностью охватил плиту. В центральной области TDI сгорел, и части слоя полиола теперь обнажены и сожжены, хотя они еще не начали высвобождать большую часть своей накопленной энергии. Наблюдения за огневыми испытаниями ¹ показывают, что части пенопласта разрушились, и на дне поддона остался «слой расплава». В течение этой фазы дымообразование постепенно увеличивается, и дым быстро заполняет контрольный объем (рис. 5).

Сжигание полиола

При израсходовании большого количества ТДИ образуется большое количество полиола. Полиол далее сгорает и теперь полностью высвобождает свою энергию. Эта фаза горения с высоким выделением тепла длится приблизительно от 180 до 260 секунд (рис. 3). Максимальные зарегистрированные значения HRR при моделировании пожара составляют около 3,7 миллиона БТЕ/ч (примерно от 1070 до 1110 кВт). Эти прогнозируемые значения находятся в пределах диапазона значений HRR, измеренных во время экспериментальных испытаний на огнестойкость, т. е. измеренные значения находятся в диапазоне приблизительно от 2 миллионов БТЕ/час до 3,7 миллиона БТЕ/час (от 600 кВт до 1100 кВт, рис. 1).

Полиол горит так сильно, что фактически создает «огненный столб» пламени с сильным нагревом (рис. 4). Модель предсказывает, что фронт пламени мгновенно приближается к высоте более 14 футов, а температура пламени достигает 1500 градусов по Фаренгейту (приблизительно 820 градусов по Цельсию, рис. 2). Рассчитана пиковая плотность теплового потока (теплопроизводительность на единицу площади) 0,2 миллиона БТЕ/час/фут ² (760 кВт/м ² ). Развитие дыма параллельно развитию тепловыделения в том смысле, что оно далее увеличивается, достигает пика, а затем уменьшается на этой фазе. К моменту завершения второй фазы горения еще остается несгоревший ППУ.

После сжигания полиола

Рис. 4. Развитие фронта пламени (исключая дым) для показателей времени 150 с, 220 с и 300 с. (Щелкните, чтобы увеличить)

Оставшийся ППУ (в конечном счете разлагающийся на ТДИ и полиол) будет гореть в течение некоторого времени (260 – 500 секунд), в течение которого будет выделяться значительное количество тепла. Однако из-за довольно небольшого количества сгорающего ППУ (в начале этой фазы около 10% от общего количества доступного ТДИ и полиола) общее выделяемое тепло намного меньше по сравнению с предыдущей фазой. Тем не менее, темпы выделения тепла от 0,5 до 0,7 млн ​​БТЕ/час (от 150 до 200 кВт) все еще достигаются (рис. 3). Во время этой фазы высота пламени и развитие дыма сначала немного увеличиваются (имея тенденцию к небольшому увеличению тепловыделения), а затем уменьшаются до тех пор, пока огонь не погаснет.

Специальные наблюдения FDS

Рис. 5. Развитие дыма при открытых границах, т. е. дым не скапливается в (вентилируемом) контрольном объеме для показателей времени
150 с, 220 с и 300 с. (Щелкните, чтобы увеличить)

Имитационная модель включает две совершенно разные модели горения: одну для твердого топлива, а другую для жидкого топлива. Значительные усилия были потрачены на то, чтобы «поженить» две модели сгорания. Можно легко показать, что твердотопливная модель вполне способна точно прогнозировать динамику пожара однокомпонентного ТДИ, и то же самое можно сказать о применении жидкотопливной модели для полиола.

Однако, как только две отдельные модели объединяются в одну модель, становится очевидным, что взаимодействие процессов горения является более сложным, чем предполагают модели для каждой из отдельных составляющих. Например, полиол при высоких температурах сгорает сразу, в отличие от более низких температур, когда начало процесса горения с высоким выделением тепла происходит с задержкой. Это может быть следствием фазового перехода, но требует дальнейшего изучения.

Возможно, ожидается дополнительная сложность, продемонстрированная во время разработки модели, учитывая необходимость упрощения процесса горения до «модели послойного пиролиза», в первую очередь, и невозможность применить более физический подход к разложению, другими словами, путем применения «слой» по сравнению с подходом моделирования «клетка за клеткой», при котором каждая ячейка ППУ разлагается на ТДИ и полиол, а затем обугливается в виде остатка.

В результате необходимо, чтобы комбинация этих двух моделей создавала реалистичное представление задействованной физики и давала результаты, выгодно отличающиеся от экспериментальных результатов. В итоге была получена модельная конструкция, отличающаяся не только простотой, но и полнотой в обращении и объяснении экспериментально наблюдаемых процессов горения. Присущая модели простота конструкции позволяет легко применять ее к другим сценариям прожига с различной геометрией, при этом ожидается, что результаты прожига будут точными.

 

Заключение

Многослойная CFD-модель разработана с использованием FDS для изучения поведения при пожаре плит ППУ толщиной 4 дюйма (10 см), используемых во многих коммерческих целях. Прогнозы модели по сравнению с реальными испытаниями на горение демонстрируют очень хорошую корреляцию и точные прогнозы процессов горения, преобладающих при горении пенополиуретанов.

Последствия возгорания ППУ обобщаются следующим образом:

• Начальное поведение плиты ППУ при возгорании характеризуется горением ТДИ. Как только TDI израсходуется, полиол начнет гореть, что приведет к значительному увеличению тепловыделения. Высота пламени, образующегося во время этого процесса, в несколько раз выше, чем пламя, возникающее при начальном горении ТДИ. Это важное соображение при складских сценариях, особенно при хранении на высоких стеллажах открытых пенополиуретановых пластиков, считающихся «пенопластами группы А».
• Полиол, прежде чем он начнет гореть, разлагается до жидкого состояния и поэтому будет течь или капать, потенциально создавая очаги вторичного воспламенения и опасности. Фактически это нагретая горючая жидкость (с токсичными продуктами горения).
• Несмотря на то, что горение полиола относительно короткое и интенсивное, после того, как большая его часть израсходована, он вместе с оставшимся ТДИ продолжает гореть с более низкими скоростями тепловыделения в течение достаточно долгого времени и до тех пор, пока весь ППУ не сгорит и пламя не погаснет. .
• Дымообразование при горении TDI меньше, чем при горении полиола, когда дымообразование достигает максимума. Можно ожидать, что видимость вблизи возгораний ППУ будет серьезно снижена даже вскоре после возгорания. Однако фактическое воздействие на видимость и токсичность будет зависеть от рассматриваемых параметров отдельного помещения и окружающей среды.
• Пожары ППУ вызывают серьезные опасения и создают опасность для жизни, поскольку сгорающие ТДИ и полиол выделяют высокотоксичные пары оксидов азота и углерода, включая чрезвычайно токсичные углеводородные соединения, такие как цианистый водород.
• Моделирование динамики горения пенополиуретановых плит сложно и требует глубоких знаний о различных процессах разложения и химических реакциях.
• Процесс горения характеризуется двухфазным разложением ТДИ и полиола, которое сложно смоделировать. Многослойная модель точно прогнозирует скорость выделения тепла при сгорании. Это демонстрируется сравнением результатов моделирования с результатами реальных испытаний на сжигание.
• Результаты моделирования демонстрируют возможности FDS в моделировании процессов двухфазного горения, в частности пожаров ППУ.
• Разработка этой проверенной модели формирует основу и понимание инженерных расчетов для оценки времени срабатывания спринклеров и образования дыма в больших зданиях с потолочными перекрытиями и зонами из пенополиуретана, находящимися под огнем.

 

Обновление: дополнительные обсуждения замедленного сжигания полиолов

Были проведены дополнительные исследования, в которых полиол (после его разложения из ППУ) сгорает без задержки (здесь и далее мы будем называть этот тип процесса горения «сгорание полиола без задержки», NDPC). Кривые смоделированных скоростей тепловыделения сравнивают с кривыми экспериментально полученных скоростей тепловыделения. Основополагающее предположение для этого исследования состоит в том, что устранение задержки сгорания полиола приведет к кривым HRR, которые не будут отражать все эффекты задержки, как показано на рисунке 3, в течение периодов 110–180 с и 250–320 с.

В целях моделирования NDPC корректируются только числовые параметры, относящиеся к задержке процесса горения полиола, в то время как все остальные параметры модели остаются прежними. Задержка сгорания полиола ранее обсуждавшейся модели (показанной на рисунке 3 и называемой моделью с задержкой сгорания полиола, DPC) определена как представляющая 100% эталонной задержки. На основании этой ссылки было выполнено дополнительное моделирование с 50% задержкой горения полиола (50% DPC). Опять же, все другие параметры модели, используемые в этом дополнительном моделировании, остались неизменными. Цель этого второго моделирования состоит в том, чтобы продемонстрировать постепенное влияние задержки сгорания полиола на общий HRR ППУ при возгорании.

Рисунок 6. Сравнение кривых HRR с различными задержками сгорания полиола

 

Обсуждение

площадь поверхности под горение окрашено в коричневый цвет). Среднее изображение: косой вид горения с тем же индексом времени (около 120 секунд), но с добавлением фронтов пламени. На рис. к тому факту, что на этой фазе горит только ТДИ и все его материалы и параметры горения остались неизменными среди моделей. Как обсуждалось ранее, как только часть ТДИ полностью сгорает, на дне тигля начинает образовываться расплавленная ванна (рис. 7). Как только слой расплава сформирован, моделирование NDPC предсказывает немедленное сгорание полиола и немедленное высвобождение всей его доступной химической энергии. Максимальные показатели тепловыделения достигают примерно 580 кВт.

При сравнении с фактическими испытаниями на горение видно, что общие характеристики горения NDPC довольно плохо соответствуют характеристикам горения NIST № 2, наиболее точному совпадению из всех огневых испытаний. Однако моделирование 50% DPC показывает гораздо лучшую корреляцию с экспериментальными испытаниями на возгорание в целом и испытанием на возгорание NIST № 1 в частности.

Задержки горения полиолов существенно повлияют на наблюдаемые максимальные скорости выделения тепла. Это иллюстрируется результатами моделирования HRR и их корреляцией с огневыми испытаниями, т. е. наблюдаемая пиковая скорость тепловыделения составляет примерно 580 кВт (NDPC), 790 кВт (50% DPC) и 1100 кВт (100% DPC, эталонная задержка).

Задержки горения полиола поперек плиты ППУ для случая моделирования 100% DPC можно визуализировать с помощью трехмерной карты, рис. неизвестная природа их причин. В приближении для имитации реальных задержек горения был нанесен дополнительный слой полиола с более низкой скоростью горения и различной толщиной поперек плоскости плиты. Смоделированные модели задержки полиола основаны на изменениях (локальной) потери массы TDI в плите PUF во время сгорания.

Различная толщина дополнительного слоя приведет к тому, что открытый однородный слой полиола полностью сгорит с определенной задержкой поперек плиты. По сути, результирующие временные задержки будут соответствовать распределению толщины, применяемому в дополнительном слое. Масса полиола, используемая в дополнительном слое, была взята из общего бюджета массы полиола.

Гипотеза

Если мы сосредоточимся на динамике пожара при горении полиола и для краткости проигнорируем влияние сценариев вентиляции, то можно сделать следующую гипотезу: Общее тепло, выделяемое ППУ и ​​регулируемое горением полиола зависит от величины площади поверхности при полном сгорании полиола в ванне расплава. Определяется эффективная площадь слоя расплава, которая служит основным фактором горения полиола с высоким тепловыделением. Эта эффективная площадь слоя расплава определяется:

(1) Скорость разложения ППУ или скорость образования полиола
(2) Скорость истощения полиола

Следует отметить, что скорость истощения полиола также является функцией задержки сгорания полиола. Давайте дополнительно проясним этих участников и обсудим их отношения. Если полиол уже начинает полностью сгорать на значительной площади, в то время как большая часть доступного полиола все еще образуется (случай NDPC), то это снизит пиковые скорости тепловыделения ППУ, которые возникают позже в процессе горения. Однако это произойдет только в том случае, если оставшийся объем полиола (топливная нагрузка) этой ранней фазы сгорания недостаточен для поддержания непрерывного горения до тех пор, пока не будет наблюдаться пик HRR.

Рис. 8. Смоделированная схема задержки полиола (горелка расположена вдоль левого края).
(Нажмите, чтобы увеличить).

Другими словами, если в этом случае можно предположить, что потока жидкого полиола практически нет, учитывая вязкость полиола, предполагаемые относительно высокие краевые углы поверхности раздела жидкость-подложка и относительно тонкий слой расплава на основе теста ограниченная толщина образца и его горизонтальная ориентация, то «локальный объем» полиола, воспламеняющегося на поздней стадии, будет уменьшен до такой степени, что останется очень мало материала для горения и, таким образом, будет выделяться тепло во время горения оставшегося полиола на поздней стадии. Это состояние представляет собой локализованное «выгорание» полиола. В результате эффективная площадь поверхности слоя расплава при горении полиола уменьшается.

Влияние этого локализованного выгорания на HRR можно увидеть в испытаниях № 2 и № 4 NIST на рис. ) площадь поверхности ванны расплава имеет максимально возможный размер для данной геометрии образца с (b) достаточной глубиной слоя расплава (топливной загрузкой) для поддержания полного сгорания в течение достаточно долгого времени для достижения пика HRR. Результат этого воздействия на ЧСС показан на рисунке 3.9.0003

Резюме

На основании этих моделей и сравнений с результатами реальных огневых испытаний делается вывод, что полиол сгорит после разложения с некоторой задержкой до того, как высвободится его полная химическая энергия. Огневые испытания показали, что величина задержки может варьироваться в зависимости от горения ППУ даже при использовании образцов из одной и той же партии пенополиуретана ¹ .