1352

недостаточное количество катализатора в системе увеличивает

опасность пр.игорания ППУ косвенным образом: за счет возра­

стания пло11ностп и воздухопроницаемости конечного пеномате­

риала.

Условия хранения ППУ. Сразу же после изготовления блоки ППУ переносят в специаль·ное вентилируемое помещение, где

пенапласт в течение 12-18 ч доотверждается и охлаждается.

Блоки обычно укладывают горизонтально и оставляют между ними воздушный зазор шир,иной не менее 20 см. При хранении блоков длиной более 2 м в вертю{альном положении опасность пригорания (в центре верхней половины •блока) значительно

выше, нежели при хранении блоков в горизонтальном положе­

нии.

Контроль за температурой внутри блока в течение •первых

часов после изготовления осуществляют непрерывiНо. Как пра­

вило, уже через 4 ч температура в центре блока начинает сни­

жаться. Повышение температуры до 174-175 ос я.вляется сиг­

налом начала :процесса самовозгорания. Тушить таКJие блоки

эффективнее всего водой.

Практический опыт показывает, что даже через 12 ч хране­ ния свежевспененных блоков еще существует опасность •ИХ са­

мовозгора·ния. В частности, известны два случая пожаровче­

рез 14 •И 20 ч после изготовления очень крупных блоков

пенопластов.

Помещения для хра1Нения блоков должны быть оборудованы

датчиками температуры и оптической пло"Гности дыма, соеди­

ненными с системами оиг.нализации и автоматического тушения

диоксидом углерода 1и водой.

При охлаждении пенапласта опасность самовозгорания, ко­ нечно, уменьшается. Однако .всегда существует вероятность

возникновения пожара в помещениях, где хранится большое

1-:оличество пенопласта, поскольку высокое отношение площади

поверх.ности блоков к их массе способствует возрастанпю ско­ рос"Ги окисления п горения пенопластов. В помещениях для рез­

ки, транспортирования и хранения пенапластов -не следует ку­

рить и допускать скопления большого количества отходов.

ОПАСНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛАСТИЧНЫХ ППУ

Использова.tНие эластичного ППУ в мебельной промышленно­ сти способствовало значительному улучшению комфортабельно­

СТIИ, упрощению конструкции .и снижению стоимости мебели.

Примерно с 1973 г. средства массовой информации стали объ­

яснять причины многих пожаров легкой воспламеняемостью

ППУ, •И в частности ППУ, иооользуемых для производства мебе­

ли. При этом не делалось разmiчия между жестюими •И эластич­

ными ППУ, а прпчнны пожаров, возникших при произ.водстве

или при хра,нешш ППУ, смешивались с причинами пожаров, вызва·нных воспламеняемостью обивочного ППУ для мебели.

Разумеется, озабоченность общественности опасностью воз­

никновения пожаров, исходящих от ППУ и любых других ма­ териалов, естест·венна и должна быть учтена промышленностью.

Сожаление, одJнако, вызывает пристрас11ие к дешевым сенса­

циям средств маосовой .информации и некоторых .политиков. За

последние годы и в Европе, ·И в Америке была проведена боль­ шая работа по получению точных характеристик огнестойко­ сти мебел1и ·с обивкой из элас11ичного ППУ. Эти исследования

финансировал.ись как правительствами Вел·икобритании и США.

так и частными фирмами. Фундаментальные работы бьши •про­

ведены по заказам МеждународJного инст.итута изоцианатов.

Британской ассоциации производителей •каучука, Общества про­ мышленности пластмасс США [41].

В течение ряда лет признавалось, что пожар на промышлен­

ной установке ил•и складе ППУчрезвычайно серьезное и опас­ ное происшествие. Испытания, проведеиные Исследовательским

центром пожаров в Великобрита.нии, показали, что при загора­

нии штабелей ППУ объемом 5,7 м3 в считанные минуты дости­

гаются температура '1000-1200°С, а также высоКJие концент­

рации оксида углерода, паров изоцианата и цианида водорода

[42, 43]. Противники же 1использования ППУ для обивки до­

машней мебели объявили, что эт.и данные центра относятся к

последст.виям домашних пожаров.

Характеристики огнестойкости любых материалов, особенн()

пористых и волокнистых органичесКJих веществ, включают такие

показатели, как легкость возгорания, тенденц.ию к тлению, ско­

рость выделения тепла и др. (см. гл. 6). Некоторые из характе­

рисl'ИК огнестойкости эластичного ППУ можно изменить путем варьирования рецептур и иопользоваййя в них антиnиренов и других доба•вок. ПомИiмо этого, подуш~и из ППУ, используемые

в мебели, имеют покрытия, которые предохраняют пенапласт от возгорания. Таким образом, практическое значение имеет

проведение испытаний для выявления 11ипичных источников за­

горания покрытий ППУ и обивок, а также определение разме­ ров наносимого пожаром ущерба.

В докладе Вильсона [44] соо·бщается о натурных пожарных

.испытаниях, проводившихся Международ1ным институтом изо­ цианатов в 1973 г. Подготовительная ра•бота по изготовлению полной обстановки •комнат и коридоров была выполнена Бри­ танской ассоциацией :по исследова•нию каучука и пластмасс, а

пожарные испытания были ·проведены в ·специальном зданrии •на территории пожарного колледжа г. Моретонне-на-Марше

(Англия). Нижняя комната была обставлена деревяНJными пол­

каrми, современным гарнитуром из трех предметов и увешана

коврами и шторам·и. В •первой серии ·испыта·ний подушк'и и на­ бивка мебел1и были изготовлены .из обычного ППУ, а во второй серии ППУ был заменен на традиционный шерстяной материал который, как известно, горит медленнее ППУ. Температура и концентрация газов были измерены .как в комнате, в которой

114

'Возник пожар, так и в комнатах второго этажа и ·на лестнице.

Эти измерения показали, что концентрация токсичных газов и температура •во время горения мебели из эластичного ППУ зна­ чительно меньше, чем об этом сообщают средства массовой ин­

формации. Исследования Вильсона [44] показали также, что

покрытия из термапластов более стойки к возгоранию от точеч­

:ных источников тепла (сигареты), но плавятся от радиационно­

го тепла, выделяемого более мощным и крупным источником.

Хорошим противопожарным средством считаются прокладки из

.ант.ипиреновой хлопковой ткани, вшитые между ППУ и покры­ -тием: мебель из ППУ ·с таким ан11ипиреновым промежуточ!Ным слоем горела в 3 раза медленнее, чем мебель из обычного ППУ.

Данные Института изоцианатон подтвердили эффективность

антипиреновых прокладок для повышения огнестойкости мебели.

Эти прокладк.и 1Испытывал1ись также Британской ассоциацией производителей каучука (БАПК) ·В сочетании со мноr~ими ма­

териалами для подушек ·С целью определения вероятности заго­

рания в зависимости от ~онструКlJiИИ мебел1и, степени ее загряз­

ненности и срока службы. Работы БАПК показали, что загряз­

нение тка·ней пылью, сигаретным пеплом и т. п. оказывает так

называемый эффект «фитиля», ослабляющий стойкость мате­ риала к воспламенению от •небольших 1источников огня. Э11и вы­

воды подтвердили положение, что стойкость обивки к случай­

ному загоранию определяется, в первую очередь, качеством по­ l<рытия и только во •вторуюстойкостью самого пенопласта.

Особую ценность представляет вывод о том, что ·вертикалыные nоверхности горят, как .правило, ·В 3 раза быстрее горизонталь­

Rых, а наличие ·на .вертикальных поверхностях достаточно широ­

к·их пазов существенно снижает скорость горения. Для повыше­

Rия огнестойкости важно избегать зазоров .на ·стыке между спинкой и подушкой сиденья, в которые могут попадать сигарет­

вые окурки. Исследования БАПК показали полную несостоя­

тельность утверждений, ·что эластичный ППУ сам по себе и ме­

бель с обивкой из ППУ способны к самовозгоранию [45].

Результатом всех этих исследований было официальное за­ явление правительства Великобритании о том, что оно не наме­ ренQ принимать какше бы то :ни было меры по ограничению про­

изводства мебели с обинкой ·из ППУ вплоть до получения доста­

точно надежных данных об огнеопасности пластмасс вообще и ППУ в частности. Правительство заключило контра1пы с иссле­ довательским:и лабораториями для проведения в течение по­ следующих 3-4 лет программы .исследований, позволяющие по­

Jiучить та1ше данные. Эта программа ·включает !Изучение еде­

дующих проблем.

1. Воспламеняемость и характер горения различных ППУ н

1каней (по отдельнос11и и вместе) при ста·ндартных лабора­

торных испыта·ниях и в естественных условиях с ·использованием

обычных источников ог.ня (зажженные сигареты, спич1ш и т. п.).

2. Воспламеняемость и характер горения отдельных частей

мебели и отдельных предметов обстановки при конта·кте с обыч­

ным.и источ-никами огня.

3.Скорость ра•спространения огня, повышения температуры

ивыделения дыма и токсичных газов при пожаре в полностью

меблирован.ных комнатах с .полной или ограниченной венти­

ляцией.

Эти исследовЗJния важны не только потому, что они обеспе­ чат правительство Великобритании информацией, необходимой

для выработки ·постановлений по использованию ППУ. Не ме­

нее важно то, что принятие такой программы исследований оз­ начает пр.ини:иnиальное изменение официальной методики прове­ дения пожарных испытаний, а именно полная имитация объекта

пожара.

Полученные сегодня результаты испытаний говорят о том,

что современная мебель (легкие конструкции ·и подушки из ППУ с покрытиямн ·из ·оинтетической ткани) воспламеняется быст­ рее и горит интенсивнее, чем тяжелая мебель традrиционной конструкции. Вместе с тем эти даtнные позволяют утверждать, что повышение пожарной безопасности современной мебели

вполне осуществимо. Например, ряд испытаний показал, что

возгорание современного мебельного гарнитура может быть снижено до уровня воспламеняемости традиционной мебели за счет прИ!менения обивочного ППУ с лакрытнем из более огне­ стойкой ТI<ани и :использования огнезащитной прокладки. Еще

один важный вывод состоял в том что совре:мен.ная мебель в

отличие от тяжелой традиционной не тлеет после удаления ис­

точника огня.

Как уже говорилось, правительство Великобританин сочло неделесообразным огра:ничивать продажу мебели, в которой ис­

пользуется обивка из ППУ, до получения достаточно надежных

данных пожарных испытаний. В то же время правительствен­

ное торго·вое агентство требует проведения испытаний на вос­ пламеняемость современной мебели <: целью исключить из про­

изводст.ва оnнеопасные комбинации ППУ ·и шани [50, 51]. Выводы прав.ительственного доклада Велш<абритании о раз­

л.ичиях в тлении традиционной и современной мебели были под­

тверждены исследованиями Дама.нта из «Бюро домашней ме­ бели» США [50]. Согласно этим данным, из 4,6 млн. домаш­ них пожаров, ежегодно возникающих в США, в 469 000 случаях

первой загоралась вещь, .изготовленная из п.;ани, а •не из поли­

~1ера. В это число входят и 93 000 возгораний обивочной мебели, причем источником загорания здесь в 88% (82 000) ·случаев бы­ ли зажженные сигареты, оигары и трубки. Дамант [50] отме­

чает, что ·при пожарах, вызванных тлеющими источ•никами, вы­

деляется значительное количество летучих продуктов горения.

В том случае, когда таким •источником является тлеющая сига­

рета, ткани на основе целлюлозных волокон загораются гораздо

быстрее тка•ней на основе термопластичных волокон. Последние,

кроме того, обладают хорошей. теплоизоляцией и препятствуют

116

передаче тепла и, следовательно, процессу т.1ения во внутрен­

них слоях набивочного материала. ~'стано·влено также [50], что

покрытия из антипиренового материала на целлюлозных тканях

неэффективны в предотвращении IШII замедлении тления.

В работе [50] показаrно, что одним из •наиболее пожаро­ опасных материалов является хлопковый ватин, используемый­ для обивки мебели и изготовления постельных прин·адлежностей. Длительное тлеНiие хлопкового ватнна легко вызывается таки­

М'И ·низкотемпературным.и источниками огня, как искра или заж­

женная сигарета. Результаты испытаний огнестойкого эластич­

ного ППУ свидетельствуют, что для этих :о.tатериалов стойкость. к. тлению в ЗiНаЧIИТельной ·степени зависит от состава исходной

ко:\fпозиции. Неожиданно оказалось, что огнестойкие ППУ, со­ держащие триоксид сурьмы и ЛВХ, тлеют быстрее, чем обыч­ ные, неогнестойкие мар1ш ППУ. В то же время марки ППУ,

ю.1еющие самую высокую огнестойкость, об.'lадают лишь незна­

чительно большей стойкостью к тлению, чем неогнестойкие ППУ

(хотя стойкость к открытым источникам огня первых гораздо выше вторых). Таким образом, улучшение одного показателя

огнестойкости может приводить к ухудшению другого, не менее·

важного пщ<азателя.

В данной главе невозможно охватить все те разнообразные·

:о.tетод:ики пожар.ных испытаний, которые были разработаны в последние годы, ·рав•но как и рассмотреть все работы, проведеи­ ные в разных странах в э·юм направлении [51-54]. Следует, о.J:нако, упомянуть о вновь принятых во Франции постановле­

ниях, напра.вJiенных на огра.ничение использования азот- и хлор­

содержащих синтетических материалов при строительстве обще­

ственных зданий [52].

ЛИТЕРАТ~'РА

1.Patten W., Priest D. С. (1971). 1'5th SPI lnternationa1 Conf., North Carolina, Sept.

2.Kuryla W. С., Critchfield F. Е., Platt L. W., Stamberger Р. (1966). J. Cell.. P1ast., 2(2), 84.

3.Twitchett Н. 1. (1974). Chem. Soc. Review, 3, 209-30.

4.Hardy W. В., Bennett R. Р. (1967). Tet. Lett., 961.

5.Chem. Engineering, 1977, 17 Jan., 67.

6. Wolfe Н. W., Jr, Brizzolara D. F., Вуат /. D. 18th SPI Conf., Oct. 1975;.

J.Cell. P1ast., 13(1), 48, 1977.

7.lohnston Н. S. (1975). Ann. Rev. Phys. Chem., 26, 315.

8.«Ha1ocarbons: their effect on stratospheric ozone», Nationa1 Academy of Sciences, Washington DC, 1976.

9.British Department of the Environment, Press Notice 456, 7th Sept., 1977. 10. Burt /. G., Brizzolara D. F. 18th SPI Conf., Oct. 1975; J. Cell. Plast., 13(1),

57, 1977.

11 . .МоЬау Technica1 Bulletin, «lntegra1 skin formu1ations Ьased on MONDUR· MR», 1968.

12. Ba/l G. W., Doherty D. 1. (1967). J. Cell. P1ast., 3(5), 223; 3(7), 317.

13.Furniture Industry Research Association Report No. 23.

14.GM Test Methods РЕТМ 171 and РЕТМ 104.

15.\'o1vo test 5. 3. 5., Drawing No. 1251103.

117

:16. Isocyanates in Industry, British Rubber Manufacturers' Association Ltd, 1977. 17. Magid Е. В., Соегтапп R. R., Ziegenruecher G. Н. (1960). J. Aerosp. Med.,

31, 913-24.

:18. Jefferson Technica1 Bulletin, «Cold molded flexiЬle foams based on po1ymeric

MDI», 1968.

:19. Union Carblde Technica1 Bulletin, «Co1d mo1ded urethane flexiЬle foams», 1970.

20.Plumb !. В., Atherton !. Н. (1973). Copo1ymers containing polysiloxane Ьlocks, In: Allport D. С. and Janes W. Н. (Eds.), B1ock Copolymers, Applied Science PuЬlishers Ltd, 306-30.

21.Postlethwaite F. (1944). «Human susceptibllity to vibration», Engineering,

285-315.

.26. Coermann R. R. (1963). The mechanica1 impedance of the human body in sitting and standing positions at Iow frequency, In: Lippert S. (Ed.), Vibration

Research, New York, Pergamon Press.

27. 1ck !. (1'975). The application of flexiЬle po1yurethane foam for automotive seating, 18th Annual Tech. Conference, SPI, Oct.

:28. Alexander Н., Непгу А. М., British Patents 844650, 873518 (195!i).

29. Babbs F. «Design and development of vehicle seating», Conference papers, Bodytech'75.

.30. Spanish Patents 377869, 377870, 378027, 1970 (Skinform); US 3, 204, 016 (General Tire); British 1, 129, 474 (Dun1op); US 3, 390, 214 (ICI); British 1, 026, 016 (Bayer).

31.Urethane Foams; «Good Practices for Employees» Hea1th а. Safety», NIOSH, 4676 Columbla Parkway, Cincinatti, Ohio, USA.

:32. Isocyanates: hazards and safe handling procedures, ICI Technica1 Information U93.

.33. UK Health а. Safety Executive, Guidance Note ЕН15/76, Threshold Limit Values for 1976.

34. Tlнeshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents in the \Vorking Environment \Vitli intended changes for 1977, American Conference of Governmenta1 Industrial Hygienists, РО Вох 1937, Cincinatti, Ohio 45201,

Hughes !. F. Research Department, ICI Organics Division, Private communication.

Garn Р. D. (1965). Thermoana1ytical Methods of Investigation, Academic Press, New York.

Slade Р. Е., Jenkins L. Т. (Eds) (1966). Techniques and Methods of Polymer Evaluation, vol. 1, Thermal Analysis, Arnold, London.

Bolger М. А. !(ау Metzeler Ltd, Private communication.

40.Hunter !. Vitafoam Ltd, Private communication.

41.Hurd R. (1976). 4th SPI Internationa1 Cellular Plastics Conference, Montrcal, Nov., р. 183.

42.\'(/oolley W. D. (1972). Br. Polymer J., 4, 27.

43.Кirk Р. G., Stark G. W. V. (1975). F1exiЬle Polyurethane Foam: Large Sca1e Fires of lndustrial Loads of Seating Cushions, Her Majesty's Stationery Of- fice, London.

118

Глава 4

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ

В. Бэкер*

ВВЕДЕНИЕ

Все полиуретановые материалы, применяемые в .производстве

·транспортных средств, можно условно разделить на четыре

труппы:

.ления выше всего для полиуретановых эластомеров**, однако по объему производства они значительно уступают ППУ. Количе­

ство сырья, расходуемого для получения полиуретановых лако­

красочных покрытий, не поддается точному учету из-за наличия

Таблица 4.1. Потребление полиуретан.ов в производстве тран.спортн.ых средств в США

* \V. Е. Becker, фир~а «Мобэй кемикл корпорейшн», Питсбург, Пенсиль­ вання, США.

** По другим данным (Plastics World, 1979, v. 37, N9 4, р. 63), в 1981 г.

будет изготовлено 126 тыс. т эластичных ППУ, 30 тыс. т эластомеров и 23 тыс. т жестких пп~·-- ПpUAI. ред.

120

бо.iьшого числа смешанных систем, в которые полиуретан вхо-­

дпт в качестве модификатора [lд, 2д].

В настоящей главе ос;новное внимание будет сосредоточено·

на четырех относительно новых и быстро развивающихся сфе­

рах изготовления и применения полпуретанов: сиденья из эла­

стичных пенопластов; элементы наружной отделки автомобиля;.

средства для повышения ·плавучести; жест~ие полиуретановые·

пенопласты, изготавливаемые метода~ термоформования.

СИДЕНЬЯ ИЗ ЭЛАСТИЧНЫХ ПЕНОПЛАСТОВ

Эластич·ные ППУ на основе простых полиэфиров сегодня ши­

роко •ислользую'Гся в производстве транспортных средств для

изготовления сидений и других ~ягк11х э.1е:-.1ентов внутренней

отдел~и, подголовников, противосолнечных козырьков, а также·

ковров с подвспененной подложкой [3д-6д]. ·

Тех•нологический процесс получения эластичного ППУ бьш разработан в ФРГ (фирма «Байер»); в США выпуск ППУ в про~ышленных ~асштабах начался в середине 50-х годов [1, 2).

Первоначально подушки сидений ПJюизводились путем односта­ дийного вспенивания с последующей вырезкой изделия из го­

товых блоков ППУ.

Изделия из эластичного ППУ, получа&.~Iые методом горячего фор:мования, появились в самом начале 60-х годов и стали быст­ ро завоевывать рынок. Одна-ко в последнее время наиболее ин­

тенсивно развивается производство nенапластов нового вида,.

так называемых высокоупругих .nенополиуретанов, или ППУ хо­

лодного формован·ия, которые по упругости и эластичности при­

б.1ижаются к латексным губкам. Эти пеноп.1асты заня.1и веду­ щее место в производстве сидений еще и потому, что они со­

ответствуют требованиям огнестойкости по стандарту

М.VSS-302* [3] без применения огнезащитных доба.воJ\ пли пра ~шнимально~ ·содержании последнпх в рецептуре (терщш «огне­

стойкость» в данном случае отражает лишь результаты испыта­

ний !:! лабораторном масштабе, а не поведение ·матерла.1а в ус­

.1овиях реального пожара).

Сиденья из высокоупругих ППУ не только обладают хоро­ шими физико-механическими свойствами (к тому же стаби.lь­ ными при длительной эксплуатации), но и позволяют экономить

горючее за счет снижения массы автомобиля по сравнению с :vюделям•и, оборудованными nружннными сиденьями. Более того,

са.~ю ыроизводство высокоупругих пенапластов менее энерго­

е~шо, так Ка!\ формование ИХ осуществляется оез ПОДВОда тепла

извне.

* Сокращение от анг.1ийского Motor Yenicle Safety Standard- стандарт безопасности автомобилей. - При.м. пер.

12r